一种动力舱烟气层数据仿真方法、系统、平台及终端与流程

1.本发明涉及火灾场景仿真技术领域，尤其涉及一种动力舱烟气层数据仿真方法、系统、平台及终端。


背景技术：

2.舱火灾是一种机理多样而又复杂的偶发事件，定型试验和小批量试验不能有效考核实车舱灭火系统的实际效能，因此灭火系统出厂试验考核的台架等性能与实体车存在较大的差异，导致灭火效果不佳。
3.舱火灾仿真系统可以有效的解决定型试验和小批量试验存在的问题，即利用舱火灾仿真系统能够有效考核实车舱灭火系统的实际效能，缩小灭火系统台架性能与实体车之间的差异，优化灭火效果。
4.舱火灾仿真系统可以包括火灾探测、灭火剂灭火以及基于舱实舱或模拟仓火灾实验数据而开展的仿真结果置信度分析等。其中，火灾探测又可以包括舱数据采集分析、典型火灾场景确定、构建整舱物理几何模型、构建火灾场景仿真模型、灭火报警等。
5.在构建火灾场景仿真模型中，对于较小的封闭空间而言，烟气是最敏感的火灾参数，对火情探测及人员搜救造成严重阻碍，确定烟气层高度随时间的变化特性极为重要。然而当较小的封闭空间起火时，其烟气分层极不明显，烟气层高度随时间的变化很难通过实验图像确定。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种动力舱烟气层数据仿真方法、系统、平台及终端，用于根据温度数据合理地确定烟气层高度随时间的变化特性。
7.第一方面，本发明提供一种动力舱烟气层数据仿真方法，假设舱室内的烟气存在分层现象，包括以下步骤：
8.确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在舱室的竖直方向上的气体温度分布；
9.基于舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比；
10.基于烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比；
11.基于上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和；
12.在预设时刻，烟气层高度处于最小温度积分比之和的位置，即确定在预设时刻的烟气层高度；
13.重复上述步骤，确定不同的预设时刻对应的烟气层高度，基于此，获得烟气层高度随时间的变化曲线。
14.作为一种可能的实现方式，上层烟气的温度积分比通过以下方式确定：
15.16.其中，ru表示上层烟气的温度积分比；h表示舱室高度，单位是米；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。
17.作为一种可能的实现方式，下层空气的温度积分比通过以下方式确定：
[0018][0019]
其中，r
l
表示下层空气的温度积分比；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。
[0020]
作为一种可能的实现方式，上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和通过如下方式确定：
[0021]rt
＝ru+r1。
[0022]
作为一种可能的实现方式，在预设时刻的烟气层高度通过如下方式确定：
[0023]zt
＝min(r
t
)
[0024]
其中，z
t
表示在预设时刻的烟气层高度。
[0025]
与现有技术相比，动力舱一般是较小的封闭空间，此时，烟气是最敏感的火灾参数，对火情探测及人员搜救造成严重阻碍，因此，确定烟气层高度随时间的变化特性极为重要。然而当较小的封闭空间起火时，其烟气分层极不明显，烟气层高度随时间的变化很难通过实验图像确定。鉴于封闭空间起火时的温度数据能够较为准备地得到，而通过温度数据能够较为合理地确定烟气层高度随时间的变化特性，因此，通过舱内的温度分布随时间的变化特性获取烟气层高度随时间的变化特性是本发明确保最终仿真结果准确性的有效手段之一。
[0026]
第二方面，本发明还提供一种动力舱烟气层数据仿真系统，包括：
[0027]
参数确定单元，用于确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在舱室的竖直方向上的气体温度分布；
[0028]
上层烟气的温度积分比确定单元，用于基于舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比；
[0029]
下层空气的温度积分比确定单元，用于基于烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比；
[0030]
温度积分比之和确定单元，用于基于上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和；
[0031]
预设时刻的烟气层高度确定单元，在预设时刻，烟气层高度处于最小温度积分比之和的位置，即确定在预设时刻的烟气层高度；
[0032]
显示单元，在确定不同的预设时刻对应的烟气层高度的情况下，获得并显示烟气层高度随时间的变化曲线。
[0033]
与现有技术相比，本发明提供的烟气层数据仿真系统的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0034]
第三方面，本发明还提供一种动力舱烟气层数据仿真平台，包括：
[0035]
几何模型搭建单元，用于搭建上层烟气的温度积分比模型、下层空气的温度积分比模型、温度积分比之和模型以及预设时刻的烟气层高度模型；
[0036]
参数设置单元，用于设置舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及舱室的竖直方向
上的气体温度分布参数；
[0037]
仿真计算单元，用于获得烟气层高度随时间的变化曲线图；
[0038]
显示单元，用于显示变化曲线图。
[0039]
与现有技术相比，本发明提供的动力舱烟气层数据仿真平台的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0040]
第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括：
[0041]
处理器；以及，
[0042]
存储程序的存储器；
[0043]
其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行第一方面所述的动力舱烟气层仿真方法。
[0044]
与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0045]
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面所述的动力舱烟气层仿真方法。
[0046]
与现有技术相比，本发明提供的计算机可读存储介质的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
附图说明
[0047]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0048]
图1是本发明实施例提供的动力舱烟气层数据仿真方法的流程图；
[0049]
图2是本发明实施例提供的动力舱烟气层数据仿真系统的框图；
[0050]
图3是本发明实施例提供的动力舱烟气层数据仿真平台的框图。
具体实施方式
[0051]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0052]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
[0053]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
[0054]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0055]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
本发明实施例采用最小积分比法计算舱室内动力舱烟气层高度随时间的变化，最小积分比法将动力舱烟气层高度的确定与舱室内的气体温度的竖直分布联系起来，而非取决于某个孤立的测量点，预测较为准确。另外最小积分比法具有较为严谨的数学理论基础，避免了数据处理过程中的主观性和经验型。
[0057]
参见图1，本发明实施例提供一种动力舱烟气层数据仿真方法，假设舱室内的烟气存在分层现象，包括以下步骤：
[0058]
s10.确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在舱室的竖直方向上的气体温度分布。
[0059]
可以将舱室高度定义为h，应理解h为固定值，在建立舱室的空间模型时即可确定。预设时刻可以包括多个连续分布的时间点t，时间点t的起始点可以是火灾刚刚发生的时间点，而终止点则可以是火灾完全结束后的时间点，而预设时间是分布在起始点和终止点之间的多个连续的时间点。在舱室的竖直方向上的气体温度分布可以定义为t(z)，具体可以采用在仿真模型构建的动力舱内设置温度传感器测点来实时采集舱内温度方法确定。上述预设时刻的烟气层高度实际是烟气的上限高度值。
[0060]
s11.基于舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比。具体可以采用如下方法确定：
[0061][0062]
其中，ru表示上层烟气的温度积分比；h表示舱室高度，单位是米；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。
[0063]
s12.基于烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比。具体可以采用如下方法确定：
[0064][0065]
其中，r
l
表示下层空气的温度积分比；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。
[0066]
s13.基于上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和。具体可以采用如下方法确定：
[0067]rt
＝ru+r
l
。
[0068]
s14.在预设时刻，烟气层高度处于最小温度积分比之和的位置，即确定在预设时刻的烟气层高度。
[0069]
具体可以采用如下方法确定：
[0070]zt
＝min(r
t
)
[0071]
其中，z
t
表示在预设时刻的烟气层高度。
[0072]
s15.重复上述步骤，确定不同的预设时刻对应的烟气层高度，基于此，获得烟气层高度随时间的变化曲线。
[0073]
与现有技术相比，动力舱一般是较小的封闭空间，此时，烟气是最敏感的火灾参数，对火情探测及人员搜救造成严重阻碍，因此，确定烟气层高度随时间的变化特性极为重要。然而当较小的封闭空间起火时，其烟气分层极不明显，动力舱烟气层高度随时间的变化很难通过实验图像确定。鉴于封闭空间起火时的温度数据能够较为准备地得到，而通过温度数据能够较为合理地确定烟气层高度随时间的变化特性，因此，通过舱内的温度分布随时间的变化特性获取烟气层高度随时间的变化特性是本发明确保最终仿真结果准确性的有效手段之一。
[0074]
第二方面，本发明还提供一种动力舱烟气层数据仿真系统，包括：
[0075]
参数确定单元，用于确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在舱室的竖直方向上的气体温度分布；
[0076]
上层烟气的温度积分比确定单元，用于基于舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比；
[0077]
下层空气的温度积分比确定单元，用于基于烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比；
[0078]
温度积分比之和确定单元，用于基于上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和；
[0079]
预设时刻的烟气层高度确定单元，在预设时刻，烟气层高度处于最小温度积分比之和的位置，即确定在预设时刻的烟气层高度；
[0080]
显示单元，在确定不同的预设时刻对应的烟气层高度的情况下，获得并显示烟气层高度随时间的变化曲线。
[0081]
与现有技术相比，本发明提供的动力舱烟气层数据仿真系统的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0082]
第三方面，本发明还提供一种动力舱烟气层数据仿真平台，包括：
[0083]
几何模型搭建单元，用于搭建上层烟气的温度积分比模型、下层空气的温度积分比模型、温度积分比之和模型以及预设时刻的烟气层高度模型；
[0084]
参数设置单元，用于设置舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及舱室的竖直方向上的气体温度分布参数；
[0085]
仿真计算单元，用于获得烟气层高度随时间的变化曲线图；
[0086]
显示单元，用于显示变化曲线图。
[0087]
与现有技术相比，本发明提供的动力舱烟气层数据仿真平台的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0088]
第四方面，本发明还提供一种电子设备，包括：
[0089]
处理器；以及，
[0090]
存储程序的存储器；
[0091]
其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行第一方面所述的动力舱烟气层仿真方法。
[0092]
与现有技术相比，本发明提供的电子设备的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0093]
第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现第一方面所述的动力舱烟气层仿真方法。
[0094]
与现有技术相比，本发明提供的计算机可读存储介质的有益效果与第一方面和/或第一方面任一种实现方式提供的动力舱烟气层数据仿真方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0095]
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0096]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种动力舱烟气层数据仿真方法，其特征在于，假设舱室内的烟气存在分层现象，包括以下步骤：确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在所述舱室的竖直方向上的气体温度分布；基于所述舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比；基于所述烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比；基于所述上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和；在所述预设时刻，所述烟气层高度处于最小所述温度积分比之和的位置，即确定在所述预设时刻的所述烟气层高度；重复上述步骤，确定不同的所述预设时刻对应的所述烟气层高度，基于此，获得烟气层高度随时间的变化曲线。2.根据权利要求1所述的动力舱烟气层仿真方法，其特征在于，所述上层烟气的温度积分比通过以下方式确定：其中，r
u
表示上层烟气的温度积分比；h表示舱室高度，单位是米；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。3.根据权利要求2所述的动力舱烟气层仿真方法，其特征在于，所述下层空气的温度积分比通过以下方式确定：其中，r
l
表示下层空气的温度积分比；z表示预设时刻的烟气层高度，单位是米；t(z)表示在舱室的竖直方向上的气体温度分布。4.根据权利要求3所述的动力舱烟气层仿真方法，其特征在于，所述上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和通过如下方式确定：r
t
＝r
u
+r
l
。5.根据权利要求4所述的动力舱烟气层仿真方法，其特征在于，在所述预设时刻的所述烟气层高度通过如下方式确定：z
t
＝min(r
t
)其中，z
t
表示在所述预设时刻的所述烟气层高度。6.一种动力舱烟气层数据仿真系统，其特征在于，包括：参数确定单元，用于确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在所述舱室的竖直方向上的气体温度分布；上层烟气的温度积分比确定单元，用于基于所述舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比；下层空气的温度积分比确定单元，用于基于所述烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比；温度积分比之和确定单元，用于基于所述上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积
分比确定温度积分比之和；预设时刻的烟气层高度确定单元，在所述预设时刻，所述烟气层高度处于最小所述温度积分比之和的位置，即确定在所述预设时刻的所述烟气层高度；显示单元，在确定不同的所述预设时刻对应的所述烟气层高度的情况下，获得并显示烟气层高度随时间的变化曲线。7.一种动力舱烟气层数据仿真平台，其特征在于，包括：几何模型搭建单元，用于搭建上层烟气的温度积分比模型、下层空气的温度积分比模型、温度积分比之和模型以及预设时刻的烟气层高度模型；参数设置单元，用于设置舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及舱室的竖直方向上的气体温度分布参数；仿真计算单元，用于获得烟气层高度随时间的变化曲线图；显示单元，用于显示所述变化曲线图。8.一种终端，其特征在于，包括：处理器；以及，存储程序的存储器；其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1～5中任一项所述的动力舱烟气层仿真方法。9.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1～5中任一项所述的动力舱烟气层仿真方法。

技术总结
本发明公开动力舱动力舱烟气层数据仿真方法、系统、平台及终端。包括：确定舱室高度、预设时刻的烟气层高度以及在舱室的竖直方向上的气体温度分布。基于舱室高度、烟气层高度和气体温度分布确定上层烟气的温度积分比。基于烟气层高度和气体温度分布确定下层空气的温度积分比。基于上层烟气的温度积分比和下层控制的温度积分比确定温度积分比之和。在预设时刻，烟气层高度处于最小温度积分比之和的位置，即确定在预设时刻的烟气层高度。重复上述步骤，确定不同的预设时刻对应的烟气层高度，基于此，获得烟气层高度随时间的变化曲线。本发明用于根据温度数据合理地确定烟气层高度随时间的变化特性。随时间的变化特性。随时间的变化特性。


技术研发人员：牛建民 季文龙 牛家麒 谭诚
受保护的技术使用者：中国人民解放军63966部队
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/6