消防水炮射流轨迹理论模型研究

发布时间：2025-06-20 05:05

　　 消防水炮射流轨迹的准确预测是实现其智能化的基础,同时也是其快速有效地扑灭A类火灾的重要保证。针对现有消防水炮射流轨迹拟合准确性有待进一步提高的问题,从质点运动学和外弹道学理论出发,考虑水射流在飞行过程中的破碎现象,建立了同时考虑截面积修正系数和角加速度修正系数的空气阻力模型。结合牛顿第二定律,建立了射流微元体的动力学微分方程,并采用四阶Runge-Kutta方法对微分方程组进行了求解。由理论模型所确定的射流轨迹与实际水射流轨迹吻合较好,且二者的射程与射高的误差均在2%以内,验证了所建立动力学微分方程的准确性。本研究可为消防水炮的智能控制提供理论支持。

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【部分图文】：

图1 射流微元体受力分析示意图

dvdt=dvdti+vdθdt?j。(4)由式(4)可知,合加速度矢量等于射流轨迹切向和法向方向加速度的矢量和。将式(4)两端同时乘以射流微元体的质量m可得

图2 射流轨迹优化遗传算法流程示意图

式中,yi为射流轨迹第i点仿真射高;y^i为射流轨迹第i点实验射高;yˉ为射流轨迹射高平均值。为验证射流轨迹模型的准确程度,以美国TaskForceTips公司两种消防水炮为例,对其射流轨迹进行预测。

图3 加装YST-4NN型炮头的消防水炮在不同仰角条件下的射流轨迹预测值与实际值

表1各仰角下射流轨迹计算所需参数Tab.1Parametersforjettrajectorycalculatingatvariouselevationangles角度/(°)abk1k2301594.981.051.65452594....

图4 加装MST-4NJ型炮头的消防水炮在不同仰角条件下的射流轨迹预测值与实际值

该型水炮在不同仰角下水射流的射程和射高对比及其误差分别如表5和表6所示。由表可知,射程和射高的预测值与实际值均非常接近,误差在1%以下,射程最大误差为0.85%,射高最大误差也为0.85%。表5预测射程与实际射程对比Tab.5Thecomparisonbetweenth....

本文编号：4051469