消防水炮射流轨迹理论模型研究

作     者：王储 袁晓明 杨志刚 孟昭亮 孙靖 WANG Chu;YUAN Xiaoming;YANG Zhigang;MENG Zhaoliang;SUN Jing

作者机构：燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室河北秦皇岛066004 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室(燕山大学)河北秦皇岛066004 

出 版 物：《燕山大学学报》 (Journal of Yanshan University)

年 卷 期：2020年第44卷第5期

页      面：442-449页

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51805468) 河北省自然科学基金青年科学基金资助项目(E2017203129) 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室开放基金自主项目(GZKF-201820) 燕山大学基础研究专项青年课题资助项目(16LGB001) 

主　　题：消防水炮 水射流 射流轨迹 空气阻力 

摘      要：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。