一种环境风作用下村落古建筑火灾诱发建筑群火灾模拟实验装置的制作方法

技术特征：
1.一种环境风作用下村落古建筑火灾诱发建筑群火灾模拟实验装置，其特征在于：包括供风系统(1)、建筑群模型(7)、单体燃烧腔室(11)、火源系统、质量监测系统(14)、温度测量系统以及配套的测量监控系统；所述供风系统(1)，用于模拟外界环境风条件，包括风机(2)、整流管(3)以及供风出口(4)，风速范围0
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10m/s，用于提供模拟环境风作用下的村落建筑群火灾所需的外部风场；所述建筑群模型(7)，用于模拟村落建筑群场景，包括若干个相同尺度的单体燃烧腔室(11)；所述单体燃烧腔室(11)，设置有热电偶孔口(25)和热流计孔口(26)，热电偶通过热电偶孔口(25)布置在所述腔室(11)内部，热流计通过热流计孔口(26)布置在所述腔室(11)内部，用于测量所述腔室(11)内部温度和热流参数，所述燃烧腔室(11)底部安装火源系统；所述火源系统，用于提供火灾模拟实验中的火源；所述质量监测系统(14)，用于实时测量建筑群模型(7)燃烧质量损失速率，建筑群模型(7)放置在腔室支撑板(12)上，腔室支撑板放置在质量监测系统(14)上，其下方是转盘，可由电脑终端控制系统调整转盘角度；所述温度测量系统，为三维可移动式热电偶阵列支架(8)，所述三维可移动式热电偶阵列支架(8)上安装有热电偶，用于测量建筑外部三维空间温度分布；所述测量监控系统，包括腔室群侧面数码摄像机(13)以及腔室群后方数码摄像机(9)、腔室群前方激光源片光器(5)、腔室群上方无人机航拍系统(6)、以及电脑终端控制系统(15)；所述腔室群侧面数码摄像机(13)和腔室群后方数码摄像机(9)，用于拍摄腔室火焰溢出
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传播
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蔓延的整个过程；所述腔室群前方激光源片光器(5)，用于显示和观察烟气流动及烟气扩散行为；所述腔室群上方无人机航拍系统(6)，通过电脑终端控制系统(15)调节相机拍摄视角与范围，自上而下拍摄火灾由单体燃烧腔室(11)向周围建筑群火灾蔓延传播的整个过程；上述拍摄视频及图像拍摄由电脑终端控制系统控制，并通过无线实时传输到电脑终端控制系统(15)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风机(2)依次连接整流管(3)和供风出口(4)，外界空气通过风机(2)鼓入，经过整流管(3)到达供风出口(4)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述单体燃烧腔室(11)使用第一钢板(22)作为框架焊接，内衬保温材料(21)，腔室的一侧设置有窗户开口门板(20)，可以通过更换门板来模拟不同大小的窗户开口，腔室的侧面安装有石英玻璃(16)，腔室下方焊接有支架(18)，支架末端焊接有万向滚轮(19)，可以任意旋转腔室并固定其位置。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述窗户开口，包括三种窗户开口形式，一种是窗户开口(29)，没有任何遮挡；一种是平开窗设计(32)，在窗户开口的侧边缘固定转轴(33)，转轴连接有一块与窗户开口大小一致的玻璃板，沿转轴旋转玻璃门板从而设计不同窗户与建筑外立面的夹角；一种是上悬窗设计(34)，转轴设置在开口上边缘。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：单体燃烧腔室(11)为立方体结构，外部是由第一钢板(22)焊接支撑，内衬保温材料(23)为防火板，内衬保温材料与第一钢板通过螺丝相连固定；侧边设有开口门板(20)，相邻侧边设置有玻璃视窗(16)，腔室底部设置有多孔气体燃烧器(17)，腔室的侧边设置有热电偶孔口(25)，顶部和下部分别设置有热流计孔口(26)，腔室下方焊接有腔室支架(18)，支架下方有滚轮(19)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：开口门板(20)由第二钢板(28)和防火板(21)拼接而成，门板固定外框(30)嵌入开口门板(20)，旋入固定螺丝(31)固定于单体燃烧腔室(11)侧面，开口门板(20)可以更换不同的尺寸，以及开口形式；优选地，开口形式为平开窗(32)和上悬窗(34)，均可以通过转轴(33)实现不同的窗户开口角度。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述火源系统为固体、液体或气体燃料，腔室底部中心位置放置有多孔气体燃烧器(17)，由钢板焊接，内部铺放有玻璃珠(27)用于气体均匀混合，燃烧器下部连接有钢管，钢管依次连接橡胶管和气体流量控制器以及供气瓶；固体燃料放置于腔室内部指定位置，通过气体燃烧器将其引燃；液体燃烧则将燃料倒在油盘放置于腔室中，通过点火器点燃。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测量监控系统中，腔室群侧面数码摄像机(13)放置在建筑群模型(7)一侧，电脑终端控制系统(15)放置在供风系统(1)旁边，在建筑群模型(7)背面放置有腔室群后方数码摄像机(9)，建筑群模型(7)正前方放置有腔室群前方激光源片光器(5)，腔室群上方无人机航拍系统(6)通过电脑终端控制系统(15)来进行位置的调节，在建筑群模型(7)上方运动。9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：腔室群侧面数码摄像机(13)、腔室群后方数码摄像机(9)和腔室群上方无人机航拍系统(6)通过无线连接到电脑终端控制系统(15)，电脑终端控制系统分别控制腔室群侧面数码摄像机、腔室群后方数码摄像机和腔室群上方无人机航拍系统的拍摄启动和停止。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的三维可移动式热电偶阵列支架(8)，由支架杆(40)与丝杆(44)支撑，支架杆(40)末端为螺纹结构，并与支架底座(39)固定，支架底座(39)焊接有支架滚轮(38)，转换头(43)安装于支架杆(40)上并可自由滑动，侧面通过旋入螺丝(42)进行固定，转换头(43)侧面开有螺丝孔，旋入丝杆(44)，丝杆(44)通过转换头(43)与另一根丝杆(44)连接，并通过转换头(43)固定陶瓷管(45)，所述陶瓷管(45)用于安装并固定热电偶。

技术总结
本发明涉及到一种环境风作用下村落古建筑火灾诱发建筑群火灾模拟实验装置，主要用于研究村落古建筑发生火灾后火焰由开口溢出并向外发展的演化行为，以及在外界环境风作用下建筑群火灾发生


技术研发人员：孙协鹏 张晓磊 胡隆华 朱楠 方祥 唐飞 吕将
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/1/4