中文摘要：

细水雾抑制火灾烟气技术是国际火灾科学前沿的研究难点和热点之一。本项目围绕"细水雾与火灾烟气相互作用"开展如下研究工作（1）拍摄细水雾作用前后烟颗粒的形貌及内部结构照片，研究细水雾作用下烟颗粒的密度和粒径变化规律，揭示细水雾冲刷烟颗粒的主导机理；（2）通过模拟实验研究细水雾作用下烟气温度和运动速度的变化规律，揭示雾滴粒径、雾通量及自然通风等因素对烟气温度的影响规律，建立细水雾作用下烟气温度变化规律的预测模型；（3）研究细水雾作用下烟气组分浓度、热释放速率、辐射热通量及消光系数等典型特性参数的变化规律，揭示雾特性参数和通风等因素对烟气特性参数的影响规律；（4）利用场模拟的方法研究细水雾与烟气的相互作用，利用实验数据对模拟结果进行比较分析，验证场模拟预测细水雾作用下烟气特性参数变化规律的可行性。

结论摘要：

利用场发射扫描的方法，拍摄了细水雾作用前后柴油和橡胶燃烧产生的烟颗粒形貌。通过烟颗粒采样标本的统计分析发现，在细水雾作用下烟颗粒的采样平均直径有所增大，表面密度有所减小。研究表明细水雾主要通过动力学作用、云物理学作用和斯蒂芬流输运机理来冲刷烟颗粒。粒径较小的细水雾蒸发速率快，这使得火灾环境快速形成过饱和蒸汽，烟颗粒吸收了过饱和水蒸气，体积和重量有所增大。粒径较小的雾滴可长时间悬浮在空中与烟颗粒发生凝聚、合并。速度较大的细水雾能够更加有效的冲击烟颗粒，强化烟颗粒与雾滴之间的碰撞和凝聚作用，加速了烟颗粒的沉降过程。 通过模拟实验的方法在受限空间研究了细水雾作用下烟气温度的变化规律。实验发现雾通量的改变明显的影响着细水雾的降温速率，随着雾通量增大细水雾的 明显增大；随着雾滴粒径的减小细水雾的 变化幅度不大，只是略有增加。利用皮托管测量烟气场的动压，计算给出了细水雾作用下烟气与雾场的混合速度。研究表明粒径和速度较小的细水雾造成的速度增量较小，粒径和速度较大的细水雾造成的速度增量较大。细水雾对垂直方向的混合速度影响较大，对水平方向的混合速度影响较小。 利用ISO 9705火灾实验台研究了细水雾作用下烟气特性参数的变化规律。实验发现细水雾施加之后，火场的氧气浓度快速回升，一氧化碳浓度上升速度加快，二氧化碳浓度上升速度减慢，同时烟气的消光系数、烟气的辐射热通量和烟气的质量密度快速下降。作者利用实验获取的数据，推导并给出了氧气浓度回升量、一氧化碳浓度增大倍数、二氧化碳浓度衰减比例和烟气质量密度减小比例与通风速率及压力的数学关系。实验发现，通风速率明显的影响着烟气特性参数的变化规律，通风作用即可提高火场氧气浓度，助燃火焰，又可以破坏火焰燃烧的稳定性，加速火焰熄灭。当风速小于 1.5kg/s时，通风造成的助燃火焰发挥主导作用，当风速大于1.5kg/s时，通风造成的熄灭火焰发挥主导作用。实验发现，火源热释放速率与烟气特性与烟气特性参数变化规律具有密切的相关性，火源热释放速率是制约烟气特性参数变化的主导因素，施加细水雾之后，随着火源热释放速率的下降，氧气浓度明显回升，一氧化碳浓度明显上升，二氧化碳浓度、烟气消光系数和辐射热通量明显下降。