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作者：黄一览中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

民航运输业是我国经济建设的重要战略产业,也是构建现代社会交通运输网络的重要组成部分。为实现“十四五”民用航空发展规划中容量挖潜提升的重点工程目标,平行双跑道构型作为机场扩容增效的重要构型,在新建机场以及机场改扩建中得到... 详细信息

民航运输业是我国经济建设的重要战略产业,也是构建现代社会交通运输网络的重要组成部分。为实现“十四五”民用航空发展规划中容量挖潜提升的重点工程目标,平行双跑道构型作为机场扩容增效的重要构型,在新建机场以及机场改扩建中得到广泛应用。相较于传统的单跑道构型机场,平行双跑道构型下的机场应急救援面临更加复杂的情况。机场消防救援是机场安全运行的重要任务。机场消防站作为机场救援的主体,进行合理的机场消防站布局有利于提升机场应急救援水平。为优化平行双跑道机场消防站选址,提升机场应急消防救援保障能力,提出考虑多因素的平行双跑道机场消防站选址模型。首先,考虑机场跑道热点分布对消防出警效率的影响,基于机场消防站离跑道(事故及严重征候)热点越近,消防出警效率越高的视角,利用高斯曲线拟合平行双跑道热点分布模型;其次,面向机场消防站救援范围问题,结合消防车的性能规范、行业技术标准及平行双跑道实际分布等因素,利用匀加速直线运动理想化救援路径的不同情景构建消防车救援响应覆盖模型;针对消防救援路线拥堵程度对消防站出警效率影响问题,综合考虑机场场面航空器流量、航站楼位置、停机坪位置及规模等因素,利用BP神经网络构建平行双跑道机场拥堵程度模型;在上述模型的基础上考虑机场年旅客吞吐量以及机场年起降架次等因素建立平行双跑道机场消防站选址非线性多目标规划模型。此外,结合案例机场实际运行情况,利用数据模拟仿真技术验证模型的可实施性。结果表明,平行双跑道机场中远离航站楼和停机坪的跑道,消防站位置受跑道热点分布以及消防救援响应覆盖影响较大,因此机场消防站的最优位置有更大的概率分布在跑道末部;平行双跑道机场中靠近航站楼和停机坪的跑道,消防站位置受机场拥堵程度影响较大,因此机场消防站的最优位置有更大的概率分布在跑道中部或者远离航站楼以及停机坪位置。课题研究成果旨在为提高机场的消防救援保障能力提供辅助决策支持。

关键词：民航安全平行双跑道构型机场消防消防站选址多目标规划

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低压环境下锂离子电池热失控特性研究

低压环境下锂离子电池热失控特性研究

作者：应炳松中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

本文基于国家自然科学基金委员会重点资助项目“民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证(U1633203)”的支持,针对目前国内外对低压环境下锂离子电池热失控特性研究甚少,采用自主设计的锂离子电池固定装置,搭建实验平台,开展了不同环... 详细信息

本文基于国家自然科学基金委员会重点资助项目“民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证(U1633203)”的支持,针对目前国内外对低压环境下锂离子电池热失控特性研究甚少,采用自主设计的锂离子电池固定装置,搭建实验平台,开展了不同环境压力下锂离子电池实验研究。本文主要研究内容有两个方面:(1)通过外部热源触发18650型锂离子电池热失控,研究荷电量、环境压力和热源功率对锂离子电池热失控喷射特性的影响。(2)研究荷电量、环境压力和热源功率对锂离子电池热失控燃烧特性的影响。本文进行了大量实验,对实验结果的总结和分析实验数据得出结论如下。(1)随着环境压力的降低,锂离子电池燃爆响应时间增大,烟气释放时长增大,初爆响应时间有增加的趋势,池体和喷射最高温度降低,喷射的核心区域面积减小。随着环境压力的降低,锂离子电池燃烧间隔时长增大,燃烧时长减小,烟气的平均温度降低,火焰的高度降低。(2)随着荷电量的增加,锂离子电池热失控初爆响应时间减小,燃爆响应时间减小,烟气释放时长呈现出减小的趋势。并且锂离子电池的燃爆响应温度减小,电池池体的最高温度增大,喷射最高温度增大,喷射核心区域的面积增大。锂离子电池喷射的温度随着距离喷射口的距离增加,温度降低,喷射的最高温度在正极喷射口处,并且喷射温度随高度的增加衰减很快。随着荷电量的增大,锂离子电池燃烧间隔时间减小,烟气释放时间减小,燃烧时长减小,火焰高度增大。(3)随着锂离子电池外部热源功率增大,初爆响应时间降低,燃爆响应时间降低。并且燃爆响应温度降低,燃爆后池体最高温度升高,锂离子电池喷射最高温度升高,喷射核心区域面积增大。锂离子电池发生热失控后,池体最高温度低于喷射最高温度。随着外部热源功率增大,锂离子电池燃烧间隔时长减小,燃烧时长减小,火焰高度增大。

关键词：锂离子电池低压环境热源功率荷电量热失控燃烧

高高原低压低氧对水成膜泡沫灭火剂的性能影响研究

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高高原低压低氧对水成膜泡沫灭火剂的性能影响研究

作者：王明武中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

我国有着广袤的高高原地理面积,随着经济的快速发展,高高原的城市和机场建设步伐加快,高高原的应急救援和消防问题越来越受到人们的重视,由于高高原地区独特的地理环境和气象条件,使得高高原火灾燃烧特性有别于平原地区,目前,水成膜泡... 详细信息

我国有着广袤的高高原地理面积,随着经济的快速发展,高高原的城市和机场建设步伐加快,高高原的应急救援和消防问题越来越受到人们的重视,由于高高原地区独特的地理环境和气象条件,使得高高原火灾燃烧特性有别于平原地区,目前,水成膜泡沫灭火剂不管在平原地区还是在高高原地区都是灭B类火灾的主力灭火药剂,然而,水成膜泡沫灭火剂的灭火效能及各项性能参数随着海拨的上升是否发生变化不得而知,现有的水成膜泡沫灭火剂是否适用于扑灭高高原地区火灾也是个未知数,而国内外在这方面的研究尚属空白。在这一背景下,本文选择研究高高原低压低氧环境对水成膜泡沫灭火剂性能参数的影响,从而探讨现有的水成膜泡沫灭火剂是否适用于高高原地区。本文将依据国家标准《水成膜泡沫灭火剂》(GB15308-2006)进行高高原低压低氧条件下,水成膜泡沫灭火剂(Aqueous Film Forming Foam, AFFF)的关键性能参数(粘度、发泡倍数、25%析液时间、表面张力、界面张力)的测量实验,并与平原地区的测定结果进行差异性对比,揭示高高原低压低氧对AFFF关键性能参数的影响规律。本文实验研究发现水成膜泡沫灭火剂在高高原低压低氧环境下,它的一些性能参数确实会受到影响,如发泡倍数降低、析液时间变短、表面张力变大等,这些变化将导致其灭火效能低于平原地区。

关键词：高高原低压低氧水成膜泡沫灭火剂性能参数

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锂离子电池热失控极早期预警方法及技术研究

锂离子电池热失控极早期预警方法及技术研究

作者：张俐恒中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

为满足锂离子电池热失控孕育、发生极早期预警的关键需求,本文基于理论与实验相结合的研究方法,建立了锂离子电池热失控动态预警指标体系,构建了热失控倒计时与热失控预警分级模型,并在同材料体系下的热失控新鲜样本上验证了模型的泛化... 详细信息

为满足锂离子电池热失控孕育、发生极早期预警的关键需求,本文基于理论与实验相结合的研究方法,建立了锂离子电池热失控动态预警指标体系,构建了热失控倒计时与热失控预警分级模型,并在同材料体系下的热失控新鲜样本上验证了模型的泛化能力。(1)提出了基于大容量三元锂离子动力电池热失控数据构建预警指标体系的方法。本文将热失控产气、产热机理与实验数据相结合,建构了集池体多测点温度、氢气、一氧化碳、碳氢气体为一体的预警指标体系;通过100%、60%、30%三种荷电状态(SOC)下的热诱导失控实验,刻画各关键指标峰值呈现的时间序列,建立了产热、产气类别指标融合的动态预警指标体系,并分析了预警指标的可靠性;再深度分析预警等级的分类规则和预警模型输入输出特征,消除预警指标体系冗余信息,优化了由产热、产气构成的时空特征指标体系,创建了训练、测试、验证三位一体的热失控预警模型总数据集。(2)建构了基于极早期预警需求的锂离子电池热失控预警模型与评级方法。本文基于人工神经网络(ANN)隐藏层神经元数量和激活函数的优选,提升了热失控特征数据集迭代的精准率;再基于列文伯格-马夸尔特(LM)算法训练ANN回归预警模型,创建热失控倒计时预警模型,分析了热失控产热、产气与倒计时之间的关联度,依据热失控倒计时模型对预警时间提前量准确评估;又基于融合ANN算法与极端梯度提升树(XGBoost)算法,优化分类预警等级;最后以Weight和Cover评价指标特征参数重要度,创建了容倒计时时间序列、指标阈值概率于一体的高精准度热失控预警技术模型。(3)研究了基于同一电池材料体系下热失控数据的预警模型泛化能力验证方法。本文分别采用了100%、60%和30%SOC的大尺寸三元方型锂离子电池热诱导失控实验数据,提取与预警指标体系实验分析相同的产热、产气数据,构建热失控预警模型新鲜样本验证数据集,分析并验证了倒计时和分级预警模型在该数据集上的泛化能力。本论文研究了锂离子电池热失控极早期预警方法与技术,实现了有效识别热失控孕育阶段风险,并建立了四级预警机制,为电池的热失控预警提供了有益的解决方案。

关键词：锂离子电池热失控极早期预警监督学习算法人工神经网络算法极端梯度提升树算法

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低压条件下飞机典型内饰材料燃烧特性研究

低压条件下飞机典型内饰材料燃烧特性研究

作者：黄松中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

本文在国家自然科学基金委员会重点资助项目“民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证(U1633203)”支持下,针对低压条件下飞机内饰材料火灾危险性,自主设计了常低压对比测试实验方案,开展了低压与常压下的航空地毯与飞机座椅套燃烧... 详细信息

本文在国家自然科学基金委员会重点资助项目“民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证(U1633203)”支持下,针对低压条件下飞机内饰材料火灾危险性,自主设计了常低压对比测试实验方案,开展了低压与常压下的航空地毯与飞机座椅套燃烧对比实验研究。主要研究内容包括三个方面:(1)低压环境下飞机内饰材料燃烧时的烟气密度、烟气中O、CO及毒性气体CO含量的变化。另外,利用FED失能模型探讨了低压条件对CO毒性安全等级变化的影响。(2)探讨了低压与常压条件下外界热源辐射温度对飞机内饰材料点燃时间产生的影响。(3)在常压与低压条件下,研究了氧体积浓度和气体流量变化对飞机座椅套燃烧特性的影响。通过对实验结果的总结和分析,主要得出如下结论:(1)低压条件下航空地毯与飞机座椅套的烟气密度变化更加明显,先快速增加到最大值并维持较大值基本不变,且最大值约为常压条件下的两倍。另外,低压条件下烟气中O的含量先减小后增大,下降阶段的速率更快,且最小值小于常压值;CO浓度的变化正好与O的变化相反;CO浓度先缓慢增加,且生成量要略小于常压值;随着燃烧的进行开始急剧增加至最大值,且最大值远远大于常压值,最后再缓慢减小。低压与常压条件下CO毒性FED失能评价的结果表明,常压下CO符合毒性测试标准,而低压下CO的测量值处于危险等级。(2)低压条件下,当外部热辐射温度在50000℃时,压力对点燃时间有较大影响,即点燃时间较短;在800000℃时,常压与低压下的点燃时间均变小且趋于相等。(3)在改变氧体积浓度的实验中,低压条件下降低环境氧体积浓度对材料燃烧的抑制作用更大;试样燃烧长度相同时,低压环境下质量损失率更大。

关键词：低压环境飞机内饰材料烟密度一氧化碳毒性点燃时间

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我国机场冰雪灾害预警管理系统研究

我国机场冰雪灾害预警管理系统研究

作者：陶宏强中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

随着社会的发展进步,航空运输在运输业中的地位与日俱增,越来越多的人选择飞机作为出行的交通工具。民用航空系统主要包括航空公司、民航机场和空中管制,其中机场属于地面基础设施,是民航系统的重要组成部分。机场的正常运营,是整个民... 详细信息

随着社会的发展进步,航空运输在运输业中的地位与日俱增,越来越多的人选择飞机作为出行的交通工具。民用航空系统主要包括航空公司、民航机场和空中管制,其中机场属于地面基础设施,是民航系统的重要组成部分。机场的正常运营,是整个民航运输系统的地面保证。影响机场正常运营的因素有很多,其中气象原因是其中非常重要的一个因素。在众多气象灾害中,冰雪灾害作为一个有季节和区域限制的灾害,在机场灾害研究中没有引起足够的重视,近年来频繁发生的冰雪灾害导致机场关闭的事故已经给我们敲响了警钟。因此,如何有效地预防机场冰雪灾害的发生,并且在灾害发生后,如何通过实施正确及时的应急对策来减轻冰雪灾害对机场正常运营造成的影响,已经成为人们广泛关注的课题。本文遵循理论与实际相结合、宏观与微观相结合的原则,运用信息论、模糊数学、未确知数学、决策论等技术方法,建立了机场冰雪灾害预警管理系统。全文主要分为三个部分:首先对国内外灾害管理以及灾害预警管理研究现状进行了总结归纳;对国内外应对冰雪灾害现状进行了阐述对比;对机场冰雪灾害的成因及致灾因素进行了较为深入的分析。其次对机场冰雪灾害预警管理系统理论基础进行了阐述,包括系统的原理、系统的功能、系统的工作内容和系统的运行;构建了我国机场冰雪灾害预警管理系统指标体系,对各指标的意义进行了详细说明;在模型判定方面,引入未确知测度模型对预警结果进行判定,准确度和可信度较高。最后对机场冰雪灾害响应机制进行了总结和探讨,对机场除冰雪预案的制定方法和内容进行了讨论。

关键词：机场冰雪灾害预警管理未确知测度模型响应机制

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低气压下受限空间内阴燃外在特征研究

低气压下受限空间内阴燃外在特征研究

作者：王康中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

飞机货舱火灾一直是威胁民航运输安全的主要因素之一,由于飞机在飞行以及起降的过程中货舱内气压的变化会导致舱内颗粒物浓度改变,从而使烟雾探测器产生误报,而且货舱内货物种类繁多,产生的干扰颗粒也会影响准确地报警,所以货舱火警误... 详细信息

飞机货舱火灾一直是威胁民航运输安全的主要因素之一,由于飞机在飞行以及起降的过程中货舱内气压的变化会导致舱内颗粒物浓度改变,从而使烟雾探测器产生误报,而且货舱内货物种类繁多,产生的干扰颗粒也会影响准确地报警,所以货舱火警误报率高是当前面临的主要问题。另外我国高高原机场众多,低气压、低氧环境下火灾的发展规律与平原地区有很大差异,成为火灾救援、人员逃生等过程中很大的挑战。而阴燃发生在火灾发展的初起阶段,只冒烟无明火,如果能够在火灾阴燃阶段进行极早期探测并启动灭火系统,那么事故便不会发生。因此研究低气压下的阴燃特征具有重要意义,能够为新一代机载货舱灭火系统的研发以及高高原机场的防火规范提供一定的参考。选取海拔460 m、气压96 k Pa的民机火灾科学与安全工程四川省重点实验室和海拔4260 m、气压61 k Pa的康定机场高高原航空安全实验室作为实验地点,自主搭建阴燃实验平台,以瓦楞纸板、棉绳和榉木作为实验材料,设置三种加热温度(400、500、600℃),分别在常压和低气压下进行了三种材料的阴燃实验,探究了受限空间内气压、加热温度对阴燃物体的表面温度、烟气组分浓度、烟颗粒物浓度以及烟颗粒速度的影响规律。研究结果表明:三种材料在两种气压下的峰值温度均随加热温度升高而增大,最大值为瓦楞纸板的592.15℃。榉木在同一加热温度下,61 k Pa下的峰值温度更高,96 k Pa下峰值时间更久;瓦楞纸板在两种气压下的CO浓度均为最高,在400℃、61 k Pa下可达158 ppm,在400℃、96 k Pa下达到峰值的时间最短,仅用时654 s,说明瓦楞纸板的火灾危险性更大,低气压下的防火安全更应该重点关注。三种材料的CO峰值时间表现出了不同的规律,榉木的时间最久。不同条件下材料的CO、O浓度变化均不明显,因此开展极早期火灾探测更应关注CO参数;阴燃产生的烟颗粒物质量浓度在低气压下更高,同种材料在两种气压下的烟颗粒物质量浓度都随加热温度的升高而增大,相同质量的不同材料,烟颗粒质量浓度大小取决于材料的种类,棉绳最高,瓦楞纸板次之,榉木的质量浓度最低;对于烟颗粒速度,低气压下的速度普遍比常压下高,增量在0.101 m/s左右,同种气压下改变加热温度对烟颗粒速度影响不大,烟颗粒速度取决于材料种类,榉木的速度最大,瓦楞纸板次之,棉绳的速度最小,这种规律可以为空气采样式火灾探测器的设计和使用提供指导和依据。

关键词：阴燃特征低气压受限空间温度烟气组分浓度烟雾颗粒

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低压环境细水雾灭火有效性实验研究

低压环境细水雾灭火有效性实验研究

作者：戴经天中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

本研究面向民机哈龙替代国际发展趋势,顺应大型航空器舱内火灾复燃轰然抑灭火技术需求,同时依托国家自然科学基金研发任务《民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证》,开展低压环境细水雾灭火有效性的实验研究。细水雾灭火技术由于... 详细信息

本研究面向民机哈龙替代国际发展趋势,顺应大型航空器舱内火灾复燃轰然抑灭火技术需求,同时依托国家自然科学基金研发任务《民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证》,开展低压环境细水雾灭火有效性的实验研究。细水雾灭火技术由于其灭火高效、无环境污染与无毒害性等诸多优点,近年来越来越受到人们的青睐。研究人员已在平原地区开展了大量有关细水雾灭火性能的研究工作,并已广泛应用,细水雾灭火技术的上述优点也使其在低压环境受到关注。细水雾的灭火性能将随着海拔及气压条件的改变而发生变化,而低压条件下有关细水雾的灭火有效性和灭火机理的研究十分缺乏,本文通过实验和理论相结合的方法就低压条件下细水雾的灭火有效性开展工作。本研究设计了小尺寸密闭实验箱体作为常压(101kPa)与低压(60kPa)环境下细水雾灭火有效性对比分析的硬件平台,在此基础上开展常、低压下油池火实验,设定气体流量为120、150、180、210、240和270lpm,液体流量为0.2、0.4和0.6lpm,从雾滴粒径、灭火时间、烟气浓度、火焰温度和燃烧速率等维度研究常、低压下细水雾抑灭油池火规律。实验结果表明,低压下的平均雾滴粒径比常压下小,约27.1%;低压下的平均灭火时间比常压下短,约36.0%;低压环境下,火焰的最高温度和燃烧速率较常压均有所下降;氧气、二氧化碳和一氧化碳浓度在常、低压下呈现不同变化趋势。建立数学模型分析进出火焰区域的细水雾雾滴粒径变化值,由此分析不同工况条件下细水雾的火焰冷却和燃料表面冷却灭火机理的强弱,揭示低压环境下细水雾灭火机理。基于单个液滴蒸发的二次方定律,结合对雾滴进行受力分析,建立基本模型,对火焰区域进行分层处理后改进模型,得到最终模型:(9+(92)2)∫6)(?)(9?=(9。对模型进行求解,解得临界粒径即雾滴恰好穿过火焰区域到达油面处的初始粒径,常压下为(9=96.988),低压下为(9=97.268),由于皆大于各条件下的灭火最佳粒径88μm与68μm,故可认为实验条件下的灭火是火焰冷却与燃油表面冷却共同作用的结果。且根据实验结果得出在常压下的灭火推荐粒径范围为80μm-100μm,低压下为60μm-80μm。此模型可用于判断在本实验条件下,某种粒径的细水雾是否能通过火焰区以及通过火焰区后的粒径大小,并定性的判断此时导致火焰熄灭为何种灭火机理起作用,为后续的定量分析打基础。

关键词：低压环境细水雾灭火性能灭火机理

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民机货舱壁板材料燃烧特性研究

民机货舱壁板材料燃烧特性研究

作者：薛杨武中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

近年来民航客机货舱失火事件频发,为了研究民用客机货舱壁板材料燃烧特性及火灾危险性,本文以空客A320客机货舱壁板材料及3240型环氧/玻纤复合材料为研究对象,使用锥形量热仪、热重分析仪等仪器研究了热辐射强度及着火方式对材料燃烧特... 详细信息

近年来民航客机货舱失火事件频发,为了研究民用客机货舱壁板材料燃烧特性及火灾危险性,本文以空客A320客机货舱壁板材料及3240型环氧/玻纤复合材料为研究对象,使用锥形量热仪、热重分析仪等仪器研究了热辐射强度及着火方式对材料燃烧特性的影响规律、载气气氛及升温速率对民机货舱壁板材料热解特性的影响规律,对空客A320客机货舱壁板材料进行了热解动力学分析,对比并分析了空客A320客机货舱壁板材料与3240型玻纤/环氧复合材料的燃烧特性差异,使用层次分析法对两种材料的火灾危险性进行了综合评价并分析差异。经研究发现:(1)升高热辐射强度会导致材料更容易被引燃,且材料燃烧过程中的产烟性能、放热性能均会有不同程度的增强,CO及CO含量生成更早且生成量更大,O含量则消耗更快且消耗量更大;与3240型环氧板相比,空客A320飞机货舱壁板引燃时间更长,产烟率峰值及热释放速率峰值更高且峰值时间更晚,CO生成更少,CO生成更多,O消耗更多,产烟量及总热释放量更少;无电火花引燃的工况下,空客A320客机货舱壁板材料未发生有焰燃烧。(2)空客A320客机货舱壁板材料在空气及惰性气体下的热解反应有很大差异,热解阶段、反应温度及失重速率等均会受到气体环境的影响;改变升温速率也会对空客A320客机货舱壁板材料的各项热解参数产生明显影响;通过热解动力学分析得到了空客A320客机货舱壁板材料的表观活化能。(3)两种材料的火灾综合危险性均与热辐射强度成正比,相同热辐射强度下民机货舱壁板材料的火灾综合危险性小于3240型环氧材料。

关键词：航空安全飞机货舱壁板树脂基复合材料燃烧特性热解特性火灾危险性

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低气压下大尺寸三元锂电池燃爆危险性研究

低气压下大尺寸三元锂电池燃爆危险性研究

作者：赵逸明中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

为科学评价大尺寸硬壳三元锂电池常/低气压下的热灾害风险,本文搭建了锂电池热失控燃爆危险性研究试验平台,研究了低气压环境对热失控温度特征、热失控热量特征、排放气体特征和排气爆炸特征等燃爆危险性,主要内容如下:(1)发现了安全阀... 详细信息

为科学评价大尺寸硬壳三元锂电池常/低气压下的热灾害风险,本文搭建了锂电池热失控燃爆危险性研究试验平台,研究了低气压环境对热失控温度特征、热失控热量特征、排放气体特征和排气爆炸特征等燃爆危险性,主要内容如下:(1)发现了安全阀开阀温降(35)T和热失控临界温度T随气压降低明显上升,热失控峰值温度T随气压降低明显降低。气压从101 k Pa降至21 k Pa,100%SOC的(35)T从5.6℃升高到9.6℃;60%SOC的(35)T从5.7℃升高到9.1℃;30%SOC的(35)T从5.2℃升高到6.5℃;同样,T和T也和环境气压的变化具有相关性。(2)建立了辐射对流散热下大尺寸三元锂电池热模型,低气压环境明显影响热失控热量特征。样品电池热失控过程中的总产热量为Q=12.88×10 J,总散热量为Q=6.60×10 J,散热量占总产热量的51.24%;锂电池热模型对热失控峰值温度的理论计算值精度较高,理论计算值为T=811.9℃,试验值T=813.9℃;随着环境气压的降低,对流换热系数h值减小,散热量减少。(3)发现了电池排气总量V和排气速率s随气压降低而明显升高,低气压环境明显影响热失控排气特征。气压从101 k Pa降至21 k Pa,100%SOC的V从44.13 L升高到55.01 L;60%SOC的V从27.87 L升高到33.50 L;30%SOC的V从9.87 L升高到16.38 L;100%SOC的s最大值从10.33 L/s升高到13.92 L/s;60%SOC的s最大值从6.11 L/s升高到13.69 L/s;30%SOC的s最大值从8.07 L/s升高到13.20 L/s;同样,排气组分也和环境气压的变化具有相关性。(4)发现了锂电池排气燃爆危险性随气压降低而明显降低,低气压环境明显影响热失控排气爆炸特征。气压从101 k Pa降至21 k Pa,排气的爆炸下限从6.57%vol上升到6.85%vol,爆炸上限从40.04%vol降低到38.27%vol,可知排气的爆炸极限范围随着环境气压的降低而缩小;气压从101 k Pa降至21 k Pa,爆炸超压最大值由0.653 MPa降低到0.152 MPa;爆炸指数最大值由9.04 m·MPa/s降低到4.03 m·MPa/s。本文揭示了常压和低气压下锂电池致灾过程中的热失控热特征和排气危险特征。研究结果可为锂电池产品在低气压环境的安全应用提供试验和理论支撑。

关键词：低气压锂电池热失控散热量排气爆炸