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自从人们发现传统的哈龙灭火剂对臭氧层有着不可修复的破坏性之后,细水雾灭火技术越来越受到重视。细水雾灭火技术不仅在民用建筑、公共建筑和船用领域上受到广泛应用,在能源领域和工业领域中更是发挥了重要作用。一直以来,人们都致力于提升细水雾灭火性能的研究。但喷雾速度过低,流量过小,喷头尺寸过大等问题仍然没有得到解决。本文将针对以上问题,对压力式细水雾喷头进行结构优化,将优化后的细水雾喷头应用到室内泄漏的天然气所引起的火灾中去,并对其灭火有效性进行探究。采用FLUENT数值模拟软件对压力式细水雾喷头进行内部流场数值模拟,分析该喷头的雾滴粒径分布情况,检验粒径是否符合正态分布,完成结构准确性判定。划分网格并进行无关性验证,讨论分析喷头几何结构参数对细水雾喷雾效果的影响。着重考察出口数量,进口直径比和出口长径比对喷雾速度以及喷雾压力的影响。经模拟发现,三者均对喷雾效果产生影响,进口直径比对喷雾效果的影响尤为突出。对优化后的压力旋流式细水雾喷头进行外部流场数值模拟研究。打开离散相追踪模型,完成湍流模型、边界条件、初始条件以及求解方法的选择和设置。捕捉喷雾形态随时间的变化,对比分析不同截面处、不同压力下细水雾液滴的粒径分布情况和速度变化规律。经模拟发现,提高喷雾压力,不仅有利于扩大喷雾保护范围,还可以提高液滴穿透火焰的能力;在距离喷嘴出口竖直距离30mm处,细水雾液滴的破碎已基本达到平衡状态;当喷射压力达到0.5MPa时,液滴接近完全破碎。建立细水雾作用于室内泄漏的天然气所引发火灾的气/液两相数值计算模型。采用通用有限速率燃烧模型和涡耗散湍流与化学反应相互作用模型模拟火焰的稳定燃烧,开启细水雾DPM离散相模型,对细水雾与火焰之间的相互作用过程展开分析和记录。对比分析细水雾作用前后火焰的动态变化以及流场温度、生成物浓度的变化情况。讨论细水雾粒径、流量和速度对灭火效果的影响。经模拟发现,优化后的细水雾喷头可以有效抑制室内天然气泄漏引发的火灾,合理设置细水雾粒径、流量和速度对灭火至关重要。