[发明专利]流动液体表面火焰传播特性测量装置和实验方法

说明书

本发明提供了一种流动液体表面火焰传播特性测量装置及测量方法，测量装置包括：液体流动系统，具有液体流动槽和液体控制模块，所述液体控制模块用于控制可绕液体在液体流动槽内的流速和液面高度；纹影观测系统，包括光源、第一凹面镜和第二凹面镜，所述第二凹面镜与第一凹面镜和光源分设于液体流动侧两侧并限定出Z字型光路；成像系统，包括所述红外热像仪用于获取流动液体在高度方向上的温度分布图像；所述摄像机用于拍摄第二凹面镜所折射的表征液相密度梯度的光线形成火焰纹理图像。通过以上三个系统的配合，来测量液体流动时火焰在液体表面的传播特性，为相关理论模拟和实际应用提供数据和参考，测量装置结构简单易操作，成本较低。

技术领域

本发明涉及液体火焰蔓延技术领域，具体而言，本发明涉及一种流动液体表面火焰传播特性测量装置和实验方法。

背景技术

固体或液体表面的火焰传播是一种常见的火灾现象。液体表面的火焰传播常发生于液态危化品或石油、植物油等碳氢燃料，且火焰传播特征与液体的理化特性以及液体所处的外部环境息息相关。不同于固体材料，可燃液体从储液罐、运输车、货轮等场所泄露出来时，将在一定的时间和空间范围处于流动状态。由于液体自身具有一定的流动性，使得液体表面的火焰传播比固体表面更加复杂。

目前，国内的液体表面火焰传播特性的测量方法与装置只考虑了液体初温、液体厚度、液体宽度等液体自身条件，以及环境温度、海拔高度等外部环境的影响。这些方法均只聚焦于液体静止状态下的表面火焰传播特性，并未考虑液体处于流动状态下的表面火焰传播特性，无法解释火焰在顺液体流或逆液体流下的火焰传播机理。为了更好地理解可燃液体在流动状态下表面火焰的传播机制，急需要一种液体流动状态下表面火焰传播特性测量的实验方法与装置。

发明内容

本发明的首要目的旨在解决现有技术的问题，提供一种结构简单，成本较低的流动液体表面火焰传播特性测量装置。

本发明的另一目的旨在提供一种采用上述测量装置实施的测量方法。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，提供了一种流动液体表面火焰传播特性测量装置，包括：

液体流动系统，具有液体流动槽和液体控制模块，所述液体控制模块用于控制流动液体在液体流动槽内的流速和液面高度；

纹影观测系统，包括光源、第一凹面镜和第二凹面镜，所述第一凹面镜与光源位于液体流动槽的同一侧并可将光源光线折射穿过液体流动槽，所述第二凹面镜位于液体流动槽的另一侧，并与光源和第一凹面镜限定出Z字型光路；

成像系统，包括红外热像仪和摄像机，所述红外热像仪位于液体流动槽的一侧，用于获取液体表面火焰传播时流动液体在高度方向上的温度分布图像；所述摄像机位于第二凹面镜所折射光线的直射线路上，用于拍摄第二凹面镜所折射的表征液相密度梯度的光线形成火焰纹理图像。

在其中一种实施方式中，所述液体控制模块包括流入调节阀和流出调节阀，所述流入调节阀和流出调节阀分别设于液体流动槽的首端和末端，流入调节阀和流出调节阀的开度被设置成相同。

在其中一种实施方式中，流入调节阀设置在液体流动槽首端的端板中部，所述流出调节阀设置在液体流动槽的底板靠近末端端板的位置处。

在其中一种实施方式中，所述液体控制模块还包括恒压水箱和水泵，所述流入调节阀连接在液体流动槽和所述恒压水箱之间，用于控制液体从恒压水箱流向液体流动槽的流速，所述水泵用于向恒压水箱提供液体，以使恒压水箱的压力保持恒定。

在其中一种实施方式中，液体流动系统还包括储液缸和废液收集缸，所述水泵通过水管连接于储液缸，所述废液收集缸位于所述流出调节阀的下方。

在其中一种实施方式中，所述成像系统还包括光线过滤刀片，所述光线过滤刀片设于摄像机与第二凹面镜之间，并且用于过滤掉发散光源。