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(1.南京林業(yè)大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.泰州市玉林動(dòng)力機(jī)械有限公司，江蘇 泰州 225300)

作為我國(guó)特有的森林消防機(jī)械，便攜式風(fēng)力滅火機(jī)具有便攜性好、效率高和成本低等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)力滅火機(jī)是最有效的滅火機(jī)具之一，也是我國(guó)編制滅火隊(duì)伍配備的主要滅火機(jī)具[1-3]。

隨著市場(chǎng)占有率的提高，便攜式風(fēng)力滅火機(jī)在使用中也暴露出了很多問(wèn)題，滅火性能有待提高、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不夠合理的問(wèn)題較為顯著[4-5]。便攜式風(fēng)力滅火機(jī)在工作時(shí)的滅火速度、有效滅火距離和抗復(fù)燃率等性能還有很大的優(yōu)化空間。

近年來(lái)，便攜式風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的關(guān)注，但缺乏對(duì)領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)研究的總結(jié)。本文針對(duì)便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的研究以及這些研究中所用的方法進(jìn)行了分析和總結(jié)，指出了風(fēng)力滅火機(jī)研究的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和前景，為以后的研究打下基礎(chǔ)。

1 便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的研究現(xiàn)狀

便攜式風(fēng)力滅火機(jī)指的是離心式風(fēng)力滅火機(jī)，雖然有研究者在研究軸流式風(fēng)力滅火機(jī)技術(shù)，但軸流式風(fēng)力滅火機(jī)當(dāng)前還有一些技術(shù)難關(guān)尚未攻克，制造材料和氣動(dòng)性能還不能滿足產(chǎn)品化的需求[6]，在此不作具體分析。便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的工作部件由發(fā)動(dòng)機(jī)、離心式風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒組成[7-8]，整機(jī)動(dòng)力由二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)提供，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)離心式風(fēng)機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣加速加壓后從蝸殼中吹出，風(fēng)筒將低馬赫數(shù)的氣流整流后吹出風(fēng)力滅火機(jī)[9-10]。實(shí)際上，便攜式風(fēng)力滅火機(jī)是離心式風(fēng)機(jī)的一種特殊應(yīng)用，為了達(dá)到撲滅林火這一目標(biāo)，風(fēng)力滅火機(jī)需要有特殊的氣力特性，將能量更多地轉(zhuǎn)化為氣流的動(dòng)壓而非靜壓以產(chǎn)生兼具大風(fēng)量和高風(fēng)速的氣流[11]。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)的優(yōu)化思路是對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行多方面改進(jìn)，提高其整機(jī)的氣動(dòng)性能和出口氣流的動(dòng)能密度[12-14]。目前對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)的機(jī)械優(yōu)化集中于蝸殼、葉輪和風(fēng)筒等結(jié)構(gòu)，涉及蝸殼型線、渦舌間隙、葉片安放角、葉尖間隙、風(fēng)筒長(zhǎng)度等多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)[15-16]。由于風(fēng)力滅火機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的復(fù)雜性，這些尺寸參數(shù)的改動(dòng)涉及動(dòng)靜-耦合作用、邊界層作用、間隙流動(dòng)等多種流動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)整體性能的作用非常復(fù)雜，所以這是機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化的難點(diǎn)所在。

在滅火作業(yè)中，便攜式風(fēng)力滅火機(jī)僅可撲滅低強(qiáng)度森林地表火，且存在復(fù)燃現(xiàn)象。劉長(zhǎng)生[17]和呂敬群[18]提出的在風(fēng)筒中增加滅火劑或是水霧以改善滅火效能的想法是風(fēng)力滅火機(jī)優(yōu)化的另一思路，但滅火劑或是水霧若進(jìn)入風(fēng)力滅火機(jī)的蝸殼或葉輪，會(huì)大大減少葉片、葉輪等部件的使用壽命，且將產(chǎn)生極大的噪聲[19-22]。為了避免這一現(xiàn)象，通常對(duì)風(fēng)筒進(jìn)行修改并從風(fēng)筒處添加滅火劑或水。由于流場(chǎng)內(nèi)存在復(fù)雜的氣液耦合、氣固耦合現(xiàn)象，因此風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓和風(fēng)量、滅火劑的含量和顆粒大小、水霧的液滴大小和霧滴密度等參數(shù)需要經(jīng)過(guò)流場(chǎng)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)選擇。

2 優(yōu)化機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究

2.1 優(yōu)化蝸殼的研究

蝸殼的主要作用是導(dǎo)流、集中流道內(nèi)的氣體，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的動(dòng)能和壓力勢(shì)能，因而蝸殼的參數(shù)對(duì)全壓效率、總體能量的轉(zhuǎn)化效率影響很大[23]。風(fēng)力滅火機(jī)蝸殼內(nèi)部的流場(chǎng)不均勻性較高，葉片吸力側(cè)形成的“尾跡區(qū)”會(huì)減小流道的有效通流面積[24]，因而蝸殼型線需要盡可能地與蝸殼內(nèi)流體流線相一致，蝸殼的型線極大地影響了蝸殼的流動(dòng)效率[25]。目前型線設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型有等環(huán)量法和平均速度法兩種，在實(shí)際工程中，前者常用等邊基元法，后者常用不等邊基元法兩種模型來(lái)近似代替。

最早對(duì)蝸殼的優(yōu)化都是基于對(duì)型線模型的優(yōu)化，辛喆[26-27]在不等邊基元法的基礎(chǔ)上使型線各段圓弧相切，使得蝸殼內(nèi)氣體流動(dòng)更加通暢，增加了流量。葉增明[28]很早就對(duì)不等邊基元法進(jìn)行了改進(jìn)，之后Qi[29]提出了反向設(shè)計(jì)型線的方法，Hakeem[30]和馮新糧等[31]對(duì)等邊基元和不等邊基元兩種模型進(jìn)行了比對(duì)，祁大同[32]在不等邊基元法基礎(chǔ)上提出了變螺旋角的作圖法思路，他們的研究為新的作圖法奠定了基礎(chǔ)。宋寶軍[33]和向同瓊[34]在這些研究的基礎(chǔ)上，完成了變螺旋角設(shè)計(jì)法和二維設(shè)計(jì)法，并對(duì)新的設(shè)計(jì)法進(jìn)行了展望。李佳峻[35]在這些研究的基礎(chǔ)上提出了新的控制截面積法，通過(guò)插入更多控制點(diǎn)，達(dá)到更高的精度，這是一種新的思路。常用型線模型見(jiàn)表1。

數(shù)值分析技術(shù)成熟后，大量的蝸殼優(yōu)化研究基于數(shù)值分析技術(shù)展開(kāi)。這類(lèi)研究通過(guò)數(shù)值分析技術(shù)找到待優(yōu)化區(qū)域后，針對(duì)該區(qū)域的蝸殼尺寸進(jìn)行調(diào)整，以優(yōu)化氣動(dòng)性能。張琦對(duì)蝸殼型線的開(kāi)度進(jìn)行了調(diào)整，增加了出口寬度，改善了該區(qū)域的環(huán)流阻塞，但也降低了小流量工況下的全壓。文乾[36]在計(jì)算中加入了對(duì)氣體黏性的考慮，使模擬結(jié)果更符合真實(shí)情況，減小了流動(dòng)損失，但在計(jì)算時(shí)使用了較多的簡(jiǎn)化假設(shè)。姜衛(wèi)生等[37]在運(yùn)用數(shù)值分析得出仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)蝸殼幾何參數(shù)進(jìn)行了響應(yīng)面法和遺傳算法優(yōu)化，明顯改善了氣動(dòng)特性。與型線模型優(yōu)化相比，基于數(shù)值分析的優(yōu)化研究可以對(duì)具體的工程問(wèn)題進(jìn)行具體分析，具有更明顯的優(yōu)化成果。

表1型線模型

型線設(shè)計(jì)方法基于假設(shè)作出的型線近似作圖法流動(dòng)效率等環(huán)量法動(dòng)量矩不變對(duì)數(shù)螺旋線等邊基元法中平均速度法截面上速度平均阿基米德螺旋線不等邊基元法中變螺旋角法混合過(guò)程不一致根據(jù)螺旋角而定———較高二維設(shè)計(jì)法二維穩(wěn)定流動(dòng)迭代型線———較高控制截面法數(shù)值分析數(shù)據(jù)遺傳算法所求最優(yōu)型線———高

2.2 優(yōu)化蝸舌的研究

除了對(duì)蝸殼型線的優(yōu)化外，蝸殼內(nèi)部的蝸舌是第二個(gè)需要優(yōu)化的重點(diǎn)。由于區(qū)域流場(chǎng)的復(fù)雜性，幾乎所有的蝸舌研究都基于數(shù)值分析技術(shù)展開(kāi)。蝸舌主要影響風(fēng)力滅火機(jī)的噪聲和循環(huán)損失，蝸舌的優(yōu)化效果主要體現(xiàn)在噪聲性能上。蝸舌間距過(guò)小，會(huì)造成較高的噪聲；間距過(guò)大，氣體會(huì)從蝸舌與蝸殼的間隙處流回葉輪，造成氣流的循環(huán)損失。李棟等[38-39]提出的階梯蝸舌可以有效降低噪聲，但有一些循環(huán)損失。劉昶[40]和趙婷[41]等分別通過(guò)數(shù)值分析和試驗(yàn)對(duì)傾斜蝸舌進(jìn)行了分析，雖然傾斜蝸舌在小風(fēng)量工況下效率高，但大風(fēng)量工況下有性能損失。目前蝸舌的優(yōu)化思路集中于仿生學(xué)研究上，孫少明[42]和劉小民[43-44]的仿長(zhǎng)耳鸮翼型蝸舌研究取得了一定進(jìn)展，可達(dá)到同時(shí)優(yōu)化氣動(dòng)性能和噪聲特性的效果。

2.3 優(yōu)化葉輪的研究

作為風(fēng)力滅火機(jī)的核心工作部件，葉輪及安裝在葉輪上的葉片決定了風(fēng)力滅火機(jī)如何進(jìn)行能量傳遞，具體而言，葉輪及葉片影響了風(fēng)機(jī)所輸出的全壓、流量和效率。出口氣流全壓中動(dòng)壓的比例與葉片型式最相關(guān)，風(fēng)力滅火機(jī)所采用的是動(dòng)壓含量高的前向式或徑向式葉片，后向式不予考慮。

目前對(duì)前向式葉輪的性能優(yōu)化以葉片優(yōu)化為主，且這些研究都是基于數(shù)值分析方法的優(yōu)化。Lin和Bhope等[45-47]對(duì)流場(chǎng)內(nèi)部邊界層分離流動(dòng)、二次流、射流-尾流等流動(dòng)特征進(jìn)行了研究，為葉片優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)；丁駿[48]研究并總結(jié)了葉片彎掠參數(shù)不同造成的性能差異；宋海民[49]優(yōu)化了風(fēng)力滅火機(jī)上葉片型線的曲率；辛喆和王順喜將風(fēng)力滅火機(jī)葉片由矩形優(yōu)化為梯形；劉之雷[50]通過(guò)分析流動(dòng)特征后，建立多組試驗(yàn)，比對(duì)后得出了最佳葉片數(shù)量；陽(yáng)誠(chéng)武[51-52]提出了在葉輪上加裝短葉片的思路，通過(guò)調(diào)整短葉片的數(shù)量、長(zhǎng)度、安裝角等參數(shù)可以有效地改變流場(chǎng)狀況，調(diào)整風(fēng)機(jī)的性能曲線。

2.4 優(yōu)化風(fēng)筒的研究

目前便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的風(fēng)筒以圓形漸縮管為主，因?yàn)闈u縮管可以減少出口氣流的擴(kuò)散，將出口氣流的靜壓轉(zhuǎn)化為動(dòng)壓，提高風(fēng)力滅火機(jī)滅火氣流的風(fēng)速，增加有效滅火范圍。但這樣做會(huì)加大整機(jī)的背壓，減小風(fēng)力滅火機(jī)的出口風(fēng)量，對(duì)整機(jī)的滅火性能提高有限制。對(duì)于風(fēng)力滅火機(jī)風(fēng)筒是低馬赫數(shù)的噴管，尺寸外形上的優(yōu)化對(duì)性能影響不大。

對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)的風(fēng)筒優(yōu)化，李林書(shū)[53-54]提出的在風(fēng)筒外加裝引射器的理論是一種較為有效的方法。引射器總共有兩部分，接收段通過(guò)產(chǎn)生負(fù)壓將周?chē)諝馕牖旌隙?，混合段將吸入的低速氣流和高速工作氣流混合，以接近均勻的速度噴出，達(dá)到減少氣流擴(kuò)散、提高風(fēng)量的目的。Munday[55]、Zhu等[56]的等壓混合理論和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為之奠定了基礎(chǔ)，試驗(yàn)證明引射器可以有效地提高風(fēng)力滅火機(jī)的氣動(dòng)性能，同時(shí)引射器的收斂角、混合室長(zhǎng)度等參數(shù)也有很大的優(yōu)化潛力，還有很大的研究空間。

3 優(yōu)化氣流屬性的研究

3.1 氣液耦合的研究

當(dāng)在風(fēng)筒中加入水時(shí)，水的霧化密度和霧滴的半徑等直接影響著滅火效能的提升程度。為了將水滴霧化，流場(chǎng)需要具有特定的靜壓和風(fēng)量，這需要對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)的風(fēng)筒進(jìn)行調(diào)整。研究的重點(diǎn)一方面是運(yùn)用數(shù)值分析技術(shù)研究流道中的霧化效果，另一方面是對(duì)風(fēng)筒的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)以滿足氣液耦合流場(chǎng)的需要。

國(guó)內(nèi)對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)該方向的研究還較為有限。White和劉秀云等[57-58]對(duì)霧滴的滅火原理進(jìn)行了分析，范垣霄和Liu[59-60]研究了霧滴不同霧化狀況滅火效果的差異，Paolo[61]、Jones等[62]對(duì)流場(chǎng)中霧化狀況進(jìn)行了研究，為風(fēng)力滅火機(jī)的氣液耦合流場(chǎng)分析奠定了基礎(chǔ)。李修乾[63]通過(guò)試驗(yàn)的方法對(duì)噴管的構(gòu)形進(jìn)行了研究，為風(fēng)力滅火機(jī)的風(fēng)筒改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。范垣霄對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)風(fēng)筒內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值分析，初步優(yōu)化了風(fēng)筒的尺寸，但對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)流場(chǎng)的分析不夠徹底，對(duì)風(fēng)筒的優(yōu)化效果也有限。袁舒欣[64]基于文丘里管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一種噴管，該噴管利用縮放結(jié)構(gòu)形成壓差吸入液體并加壓霧化，在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，適用于風(fēng)力滅火機(jī)風(fēng)筒的改進(jìn)。

3.2 氣固耦合的研究

與氣液耦合的流場(chǎng)不同，當(dāng)在風(fēng)筒中加入固態(tài)滅火劑時(shí)，氣固耦合的流場(chǎng)對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)的載荷負(fù)擔(dān)更大，在風(fēng)筒和滅火劑入口的銜接區(qū)域底部會(huì)出現(xiàn)顆粒殘留現(xiàn)象[65-66]。因此這方面問(wèn)題研究的重點(diǎn)是運(yùn)用數(shù)值分析技術(shù)對(duì)風(fēng)筒的滅火劑噴出速度、流場(chǎng)內(nèi)的滅火機(jī)顆粒分散和殘留狀況進(jìn)行分析并優(yōu)化。這類(lèi)問(wèn)題都是采用數(shù)值分析中的CFD-DEM耦合法來(lái)分析，以實(shí)現(xiàn)顆粒和氣流之間的雙向耦合[67-68]。

Liu[69]和Wang[70]對(duì)氣固耦合模型的分析為風(fēng)力滅火機(jī)的流場(chǎng)研究奠定了基礎(chǔ)，劉發(fā)林[71]設(shè)計(jì)了一種風(fēng)筒上帶貯土斗結(jié)構(gòu)的風(fēng)力滅火機(jī)，樣機(jī)試驗(yàn)證明可以提高滅火效能，但劉發(fā)林僅進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)，未對(duì)內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行具體分析，缺乏一定的理論支撐。蔣梅勝[72-73]通過(guò)數(shù)值分析技術(shù)中的CFD-DEM法對(duì)風(fēng)筒內(nèi)部氣固耦合流場(chǎng)進(jìn)行了模擬，為了優(yōu)化流場(chǎng)，對(duì)風(fēng)筒收縮角、滅火劑入口位置和風(fēng)筒長(zhǎng)度三個(gè)參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)選擇，試驗(yàn)證明風(fēng)力滅火機(jī)的滅火效能和抗復(fù)燃性大大提高，基本達(dá)到了優(yōu)化的目標(biāo)。

4 便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的研究方法

如上所述，研究便攜式風(fēng)力滅火機(jī)的角度各有不同，即使是同一個(gè)角度的研究所采用的方法也各不相同。但就其研究方法而言，基本上是數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)、數(shù)值分析和試驗(yàn)研究三個(gè)方面。由于各自的優(yōu)缺點(diǎn)不同且適用范圍互補(bǔ)，在實(shí)際的研究中常常綜合運(yùn)用這些方法。

4.1 數(shù)學(xué)模型法

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型是風(fēng)力滅火機(jī)研究中最基礎(chǔ)的方法，大多數(shù)的研究都是以構(gòu)建數(shù)學(xué)模型開(kāi)始。風(fēng)力滅火機(jī)優(yōu)化研究的結(jié)果是否可信，主要取決于所建立的數(shù)學(xué)模型能否準(zhǔn)確地反映工程問(wèn)題的客觀實(shí)際。

為了滿足特定的工程問(wèn)題，需要針對(duì)設(shè)計(jì)條件和設(shè)計(jì)目標(biāo)建立特定的優(yōu)化模型。在風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域，這些模型是風(fēng)力滅火機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與宏觀氣力特性(風(fēng)壓、風(fēng)速、風(fēng)量等)組成的函數(shù)。李林書(shū)為了優(yōu)化滅火性能，建立了風(fēng)力滅火機(jī)的有效滅火面積、距離與風(fēng)速、風(fēng)筒半徑的數(shù)學(xué)模型。在建立這些數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，應(yīng)用優(yōu)化算法對(duì)數(shù)學(xué)模型中的尺寸參數(shù)進(jìn)行取優(yōu)、改進(jìn)，是風(fēng)力滅火機(jī)優(yōu)化研究的重要部分。

4.2 數(shù)值分析法

由于風(fēng)力滅火機(jī)內(nèi)外流場(chǎng)的流動(dòng)高度非線性化且復(fù)雜，只有通過(guò)數(shù)值分析能夠?qū)ζ溥M(jìn)行研究，數(shù)值分析是目前研究風(fēng)力滅火機(jī)最重要的方法。國(guó)內(nèi)很早就應(yīng)用數(shù)值分析技術(shù)來(lái)研究風(fēng)力滅火機(jī)，早在1990年，宋向群[74]就已經(jīng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)編程對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)風(fēng)筒的出口流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。

數(shù)值分析的主要作用是求解風(fēng)力滅火機(jī)的內(nèi)外部流場(chǎng)、流動(dòng)特征及其氣力特性。求解后，若流場(chǎng)部分區(qū)域流動(dòng)狀況不佳，則采取直接修改的辦法對(duì)區(qū)域進(jìn)行結(jié)構(gòu)修改，或是對(duì)該區(qū)域尺寸建立正交實(shí)驗(yàn)，選擇目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)最優(yōu)的那組尺寸作為優(yōu)化的最終結(jié)果。

在具體操作步驟上，首先建立旋轉(zhuǎn)湍流計(jì)算模型來(lái)反映風(fēng)力滅火機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的真實(shí)情況。發(fā)展至今，可用的湍流計(jì)算模型很多[75-76]，見(jiàn)表2。這些模型在計(jì)算效率、計(jì)算精確度、應(yīng)用范圍等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域常用的是一方程[77-79]和兩方程模型[80-81]，兩方程模型中的k-ε模型在風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域得到了最廣泛的使用。現(xiàn)今的商用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)軟件集成了多種湍流計(jì)算模型和求解器，可根據(jù)具體問(wèn)題選擇。

建立湍流計(jì)算模型后，一般需要離散化，常用的離散方法包括有限元法、有限差分法和有限體積法，有限體積法在流體問(wèn)題上得到了最廣泛的應(yīng)用。為了求解離散后的模型，需要對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并根據(jù)各自工程問(wèn)題來(lái)設(shè)定邊界約束條件和初始條件。這一環(huán)節(jié)是工作周期最長(zhǎng)的部分，占據(jù)了數(shù)值分析的大部分時(shí)間。

表2湍流計(jì)算模型

計(jì)算模型計(jì)算精度計(jì)算效率應(yīng)用范圍直接模擬法最高最低需要極高精度的非定常流動(dòng)雷諾應(yīng)力模型高低旋轉(zhuǎn)流動(dòng)及表面曲率變化流動(dòng)零方程模型低最高早期研究使用一方程模型較低高簡(jiǎn)單流動(dòng)狀況兩方程模型較高較高大部分流動(dòng)狀況大渦模擬法高低噪聲場(chǎng)分析

4.3 試驗(yàn)研究法

由于數(shù)值處理方法不當(dāng)或是計(jì)算錯(cuò)誤等原因，結(jié)果有些時(shí)候會(huì)嚴(yán)重失真，所以對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)的目的是確認(rèn)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化或數(shù)值分析結(jié)果的正確性，判斷計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)所測(cè)是否符合。試驗(yàn)檢測(cè)的內(nèi)容是風(fēng)力滅火機(jī)的出口風(fēng)速、風(fēng)量、全壓、效率等多種氣力特性，也可檢測(cè)噪聲、振動(dòng)、啟動(dòng)性能等多種機(jī)械特性。

李林書(shū)為了驗(yàn)證三種不同湍流計(jì)算模型對(duì)引射式風(fēng)力滅火機(jī)的吻合性，用皮托管對(duì)出口截面的風(fēng)速、全壓進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)量，并與數(shù)值分析的結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，這是試驗(yàn)研究最常見(jiàn)的用法。王麗紅等[82]設(shè)計(jì)了一種具有固定臺(tái)、三軸滑軌平臺(tái)、多種傳感器、控制器和計(jì)算機(jī)平臺(tái)的風(fēng)力滅火機(jī)自動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)風(fēng)力滅火機(jī)氣動(dòng)特性的自動(dòng)化。

5 小結(jié)

便攜式風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域目前的發(fā)展處于上升趨勢(shì)，但行業(yè)內(nèi)的整體發(fā)展水平稍低于主流制造行業(yè)。數(shù)值分析技術(shù)的不斷發(fā)展，為風(fēng)力滅火機(jī)領(lǐng)域提供了新的發(fā)展動(dòng)力，未來(lái)風(fēng)力滅火機(jī)結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化要圍繞數(shù)值分析技術(shù)展開(kāi)，目前風(fēng)力滅火機(jī)的整機(jī)性能遠(yuǎn)未達(dá)到最優(yōu)，結(jié)構(gòu)性能上的優(yōu)化仍然大有可為。

作為使用率最高的森林防火設(shè)備之一，風(fēng)力滅火機(jī)未來(lái)的研究熱點(diǎn)一方面是將信息技術(shù)整合到產(chǎn)品中，將風(fēng)力滅火機(jī)作為智慧林業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)的重要終端之一，參與到森林防火預(yù)警、森林防火指揮調(diào)度、護(hù)林員管理等多個(gè)環(huán)節(jié)。成為林業(yè)災(zāi)害應(yīng)急管理平臺(tái)收集前線數(shù)據(jù)的采集端，成為滅火人員接受遠(yuǎn)程調(diào)度信息的接受端，成為遠(yuǎn)程化、全局化管理前線滅火人員的重要工具。這將有效促進(jìn)森林防火工作的信息化、全局化和實(shí)效化，在林業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)中有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。另一方面是將智能控制技術(shù)融入產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力滅火機(jī)的自動(dòng)化控制和智能化作業(yè)，二者之間互為補(bǔ)充。運(yùn)用智能控制技術(shù)來(lái)提高風(fēng)力滅火機(jī)人—機(jī)交互的高效性和準(zhǔn)確性，使風(fēng)力滅火機(jī)可以通過(guò)傳感器自主對(duì)滅火環(huán)境進(jìn)行識(shí)別、判斷，對(duì)風(fēng)力滅火機(jī)參數(shù)做出最優(yōu)的調(diào)整以適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境下的滅火作業(yè)，實(shí)現(xiàn)滅火作業(yè)的自動(dòng)化和最優(yōu)化。