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流体力学在消防中的应用范文1
关键词：《工程流体力学》；问题探究式教学方法；教学效果
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0223-02
《工程流体力学》是能源动力、土木工程、环境工程等诸多专业的专业基础课程，由于该课程的学习中有不少涉及到高等数学、大学物理等课程的知识点，因而学生普遍感觉学习难度高，兴趣不大[1]。笔者从多年的教学经验中总结出问题探究式教学方法，并取得了一定的教学效果，同时也对教学活动中存在的一些问题进行了思考并提出了具体改进措施。
一、以传授知识点为主的教学模式存在的问题
目前大部分高校的《工程流体力学》课程仍采用传统的课堂面授的教学方法，教师是教学活动的主要组织者，授课教师以演讲者的身份，按照教材编排来讲授教学内容，因此课程知识点为单向传授式，学生对课程内容往往缺乏主观的思考，只是被动地接纳。以传授知识点为主体的教学模式强调概念讲解和公式推导，学生对所学内容理解不深，大多数学生也只能做到课后照搬公式做题，而对后续专业课学习中碰到的新问题无法做到归纳分析，最终也不能有效提升运用知识解决实际问题的能力。由于人类对科学的认知都是从现象开始的，现象表现出的规律性引导人们不断探究现象背后的本质，因此《工程流体力学》课堂的教学组织也应遵循从现象到规律的认知路径。课堂应先从日常生活及工程实例中提出问题，由教师引导学生剖析问题，逐渐深入到现象背后的规律性内容，再经概念阐述和理论推导，完成前述问题的理论解释。以问题探究为主体的教学模式显然更有助于培养学生的学习兴趣，提高分析问题和解决问题的能力。
二、《工程流体力学》问题探究式教学的课堂组织
在实施问题探究式教学模式时，教师尽可能选取来自于日常生活现象以及有专业背景的问题，并以图片、动画或视频等较形象化的方式给出，增强学生对流体力学的感性认识，教师要根据学生课堂的反应情况对学生不断引导，鼓励学生启用发散性思维方式解决问题，鼓励学生大胆尝试，通过对问题抽丝剥茧式的分析来提高解决实际问题的能力。课堂上的问题和探究性的思考过程要让学生的思维活跃起来，让学生意识到所学的知识是鲜活、有用而又有趣的，能逐渐领略到流体力学的美妙之处。在问题分析后的理论阐述中要适当舍弃一些繁冗枯燥的公式推导，强调公式中各项的物理意义和公式的适用条件。本文以课程中的绪论、一元流体动力学基础以及孔口管嘴管路流动[2]为例，具体阐述探究性问题教学模式的实施过程。绪论课的问题可以提得多而广，通过大量的实际应用和工程问题，让学生充分理解学习课程的目的及意义，做到课程一开始就抓住学生的学习兴趣，激发他们的研究热情。在课程刚开始时，可以让学生列举常见的流体种类，并总结流体与固体的本质区别；给出儒可夫斯基对佯缪（永动机问题）的描述，让学生解释原因；课堂上用汤匙现场演示水流的附壁效应；由目前大气环境常见的雾霾问题引出颗粒物的绕流阻力问题，并让学生估算雨滴和尘埃在空气中的下降速度差异[3]；用图片方式介绍1940年美国华盛顿州塔科马海峡桥事故，让学生分析事故原因；介绍市政供水的基本方法，再让学生估算学生宿舍楼供水的压力；分析采暖系统中设计膨胀水箱的原因；夏季和冬季空调送风口的风向有何不同，哪些措施能够尽可能实现房间内温度的均匀分布。由于绪论课涉及的问题可覆盖整个课程，可把某些问题留给学生在课后自己分析。在讲授一元流体动力学基础时，教师可首先给学生演示平行纸片的吹气试验，让学生观察并解释纸片的飘向；提出常说的“水往低处流”论断一定正确吗？再根据市政管网的供水现象，引出驱动流体流动的能量形式及其相互转换问题，并让学生解释航海中的“船吸现象”、洗澡时浴帘的飘向问题；由烟囱里气流流动的驱动能引出气体与液体的能量方程形式的不同；由消防水枪在喷水灭火产生的后推力问题引出一元流体动量方程。
孔口管嘴管路流动的内容与工程实际结合较紧密，可多给学生实际案例进行分析。如：（1）城市管网夜间的供水水压为何会普遍高于白天的水压？（2）屋顶水箱供水到同一建筑的高层和低层住户，其压力有何不同？（3）建筑内外存在温差时，如何在建筑物壁面上开窗，实现自然通风？（4）如何利用虹吸的原理，给鱼缸换水，其关键步骤是什么？（5）冷却水系统中，如何考虑水泵的扬程以保证冷却水的循环？为节约时间，教师应在课前将问题留给学生，为提高课堂效率，可对每个问题指定若干名学生完成，并记录回答情况。
三、探究性课程教学中其他问题的思考
在学期结束时，教师与学生（共两个班级，约130人）通过问卷调查、面谈、QQ、电话等方式进行了沟通，发现教学中有如下问题值得关注。
1.采用问题探究式教学方式需要教师根据学生的反馈进行分析和引导，会占用课堂学时中相当比例的时间，由于课程学时数的限制，某些问题的探讨无法深入，且教学内容主要由PPT方式完成，因此教学进度普遍较快。当学生在课堂上未能理解和掌握某些知识点后，很容易放弃对后续知识点的学习。因此笔者建议，授课教师应组织整理课程的微课资料，让学生利用微课资料自主完成预习和复习，大大减少课堂上对基础内容的讲解，将课堂学习的主动权从教师转移给学生，使学生能够在课堂上主动基于问题进行深入探讨，从而显著提高课堂的学习效果。
2.有近50%的学生认为教师给出的探究性问题有一定的难度，并有助于对教学内容的理解，能有效激发学生的学习兴趣，课堂上对问题的探究过程提高了学生分析问题和解决问题的能力。部分学生希望教师点名提问并记住自己的名字，也较喜欢这种教学模式；当然也有部分学生不太适应该方式，尤其是在无法回答问题时学生会感到尴尬。教师应提前把问题留给学生，给学生充分的思考时间，从而更有效地利用课堂教学时间。
3.目前大学生存在课堂出勤率不理想、上课玩手机、睡觉等现象，教师可将学生座位固定，不点名即可快速统计学生的出勤率，并考察学生的听课情况且及时记录，在课程的第一次课上和学生讲明出勤率、听课表现、作业和平时小测验的成绩在总评成绩中的比重和计分方法，细化考核要求，并严格按规定执行，这样能有效地督促学生端正学习态度，重视平时学习。
4.课程考核方式和难度要求是检验学生学习效果的重要方面。通过调查，发现有近40%的学生认为教师应采用闭卷方式并严格进行考核，不希望考试降低难度。这项统计数据说明，不少学生有主动学习的愿望，学习态度端正，并愿意采用严格的考核方式来检查自己的学习效果，因此授课教师在考核时应坚持原则，对学生认真负责，出题难度适中，学生卷面分数尽可能符合正态分布。
四、结论
本文采用问题探究式的教学方式对《工程流体力学》课程进行了教学实践，并给出了问题探究式教学方法的具体实践过程。通过与学生的沟通和问卷调查，了解到近半数的学生认可问题探究式的教学方法，认为该方法有助于加深对课堂教学内容的理解。在问题探究式教学过程中，教师也发现需要在以下方面进行改进：应尝试利用新型的互联网教学手段，如微课等方式，进一步提高课堂学习效率，将课堂学习的主动权从教师转移给学生；强化平时考核，细化成绩评分方法，期末考试题目要有合理的难度，成绩分布应合理。
参考文献：
[1]谢海英.《工程流体力学》在环境工程专业中的教学探讨[J].教育教学论坛，2013，（43）：75-97.
[2]龙天渝，蔡增基.流体力学[M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，2013.
[3]王洪伟.我所理解的流体力学[M].第1版.北京：国防工业出版社，2014.
The Exploration and Reflection of Problem-Based Teaching Method for "Engineering Fluid Mechanics" Course
XIE Hai-ying，HUANG Yuan-dong，DENG Bao-qing，LV Juan
（School of Environment and Architecture，University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China）
流体力学在消防中的应用范文2
关键词 燃烧学 教学内容 改革与创新
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
能源是国民经济的基础，对经济稳定持续发展和改善人民生活质量具有十分重要的保障作用。世界总能源的80%左右来自于石油、天然气、煤等物质的燃烧，而且绝大多数污染物如HC、CO、NOx、CO2等的排放也源自于燃烧，这将引起环境污染和气候变暖等问题。目前，节能减排是当今社会的主题。“燃烧学”正是研究将燃料的化学能转换成热能的一门学科，对能源的高效利用和污染物的有效控制至关重要，尤其是随着全世界能源短缺和环境污染等问题的日益严峻，“燃烧学”作为基础应用研究越来越受到各高校及科研机构的重视。
在我国绝大多数普通高等院校中，“燃烧学”作为本科生的专业基础课程在能源动力、消防与安全、化学化工、航天航空等专业中独立开设。作为一门既年轻又古老的基础学科，随着社会对高等院校学生的要求不断提高，“燃烧学”课程对能源类专业的教学改革与创新尤为重要。
近年来，各院校在“燃烧学”课程的教学技巧、方法、手段等方面都取得了一定的成就，总结了不少的宝贵经验。但是随着社会需要的不断变化，在很多方面还需要不断的发展和完善。为了更好地促进“燃烧学”课程的教学，并培养具有创新能力的能源类高素质人才，笔者根据“燃烧学”课程的特点，并结合最近几年讲授能源与动力工程专业本科生“燃烧学”课程的经验，从“燃烧学”课程的特点、存在的问题、改革与创新等方面进行介绍总结。
1“燃烧学”课程特点
1.1理论性强
“燃烧性”涉及的理论较多，如燃烧反应的动力学机理，燃烧的着火、熄火、火焰传播、火焰稳定、预混火焰、扩散火焰、层流和湍流燃烧、燃烧产物的形成机理等，而且各种理论相互关联，较为复杂。
1.2涉及面广
“燃烧学”内容涉及面较宽，包括传热学、流体力学、化学动力学和高等数学等多学科知识，学生在学习该课程时需要有一定的化学、物理、高等数学、流体力学和传热学等相关知识才能更好的掌握。
1.3内容丰富
“燃烧学”课程的内容非常丰富，主要分为两大方面：一是燃烧理论方面的内容，主要以燃烧过程涉及的基本过程作为对象。二是燃烧技术方面的内容，主要是应用上述理论研究的结果来解决工程技术中的各种实际问题。
1.4工程性强
燃烧科学应用极其广泛，涉及到日常生活、工业生产、国防军工、航空航天等各个行业。例如火力发电厂的锅炉、工业燃烧和蒸汽、各种交通工具的发动机，都以固体、液体和气体燃料的燃烧产生的热能为动力；在冶金、化工、玻璃、化肥生产、水泥、陶瓷、石油化工等生产过程中，都以燃料的燃烧来提供热源等。
2“燃烧学”教学存在的问题
由于“燃烧学”存在理论性强、涉及面广、内容丰富、工程性强等特点，所以对教学的要求较高，在教学过程中也存在部分问题。
2.1教学手段不够丰富
目前的教育教学中教师作为教学的主体往往采用板书和PPT等硬性灌输的方式对学生进行知识的传播，而教学效果好坏的评估就是学生最后的成绩，这样不够丰富的教学手段导致学生学习的目的性和功利性很强，尤其是“燃烧学”这样的课程，导致课程教学中该课程对学生的吸引力不强，学生学习的积极性不够。
2.2教学内容更新不及时
目前“燃烧学”课程的教材内容变化和更新不够及时，无法满足时代的发展及社会的需求，也导致课程内容的吸引力不够，学生学习的积极性不强。
2.3理论结合实际针对性不强
由于“燃烧学”教材内容更新的不及时，加上授课老师在新的燃烧理论、方式、技术等方面所掌握的素材有限，导致“燃烧学”教学过程中理论与当前的应用实际结合得不够紧密，针对性不强。
3“燃烧学”课程教学改革与创新
随着社会的不断进步和对“燃烧学”知识的应用需求和研究的不断变化，“燃烧学”课程在教学内容方面需要进行一定的改革和创新。
针对“燃烧学”课程的特点及教学过程中存在的部分问题，笔者将结合自己“燃烧学”课程教学工作的实践，探讨“燃烧学”教学工作中的体会和建议，在教学内容方面提出部分的改革和创新措施，以供与其他同行进行交流探讨。
3.1具体教学内容的改革，与时俱进
目前我校使用的“燃烧学”教材是StephenR.Turns主编的“燃烧学导论”，涉及固体、气体、液体等方面的燃烧理论和特征，而我校能源与动力工程专业主要偏向于汽车动力方面，以内燃机的燃烧及节能减排为主，因此在教学过（下转第117页）（上接第64页）程中，我们在教学中扩展了各章教学内容。例如，在燃烧反应机理介绍中增加了一些车用内燃机中的主要燃料如汽油、柴油、生物柴油、乙醇、丁醇等燃烧的化学反应机理、影响因素等。随着先进的燃烧模式和模型的出现，我们增加了内燃机中新的燃烧模型的讲解和分析，并分析了这些技术相应的理论支撑，如预混合压燃（PCCI）、均质充量压燃（HCCI）、燃油反应活性亚燃（RCCI）等。
3.2拓宽知识面，与课程内容紧密结合
由于“燃烧学”涉及的知识面广，在教学过程中需要将知识面拓宽，并与课程内容紧密结合。如在将燃烧过程中气流状况时，应该给学生适当补充和拓宽流体力学中层流、湍流等知识。在讲燃烧效率、排放污染物等内容时，应结合目前能源状况、国家节能减排主题、十三五规划、中国制造2025等，让学生体会到该方面的重要性和必要性。
3.3注重践与试验
教学实践可以有效地提高学生对于课程的理解能力和工程意识，并有效培养和提高创新能力。“燃烧学”在教学过程中，应该注重实践与试验。主要体现在三个方面：一是通过计算机辅助教学，利用先进的CFD及燃烧计算分析软件（如Fluent、AVL Fire、 Star CD、Converge、KIVA、Chemkin等）进行燃烧的模拟和分析，让学生能比较直观的去理解和体会课程中所学的知识。二是进行相关的试验，我校虽然没有燃烧器、定容燃烧弹等基础的燃烧学试验设备，但是可以有效的利用学校的AVL发动机测试台架，让学生参与柴油机、汽油机运转时燃烧的测试和分析，让学生在内燃机燃烧试验中更加直观的理解和掌握各因素对燃烧和排放的影响情况。三是带领学生去参观和燃烧密切相关的企业，如发电厂、化工厂、汽车发动机厂等，让学生真切体会到“燃烧学”在生产实践中的应用情况。
3.4教学与科研相结合
授课老师可以根据自己的研究方向，将科研成果与“燃烧学”教学有效地结合起来，让学生在学习过程中把所学的理论知识和生产、科研实践相结合起来，不但可以有效的培养学生的学习兴趣，提高学生的能力，同时为学生后期在硕士、博士生研究生阶段的学习和研究打下一定的基础，满足后续科研的需求。同时鼓励兴趣浓、能力强的学生参与到授课老师的科研当中。
4结论
作为能源与动力类专业一门重要的专业基础课程，“燃烧学”扮演着重要角色。从理论性、涉及面、内容和工程性等方面对“燃烧学”课程的特点进行了分析，并指出“燃烧学”课程教学过程中存在的教学手段不够丰富、教学内容更新不及时、理论结合实际针对性不强等问题，并提出了“燃烧学”课程在教学内容方面的改革与创新措施和方法。
参考文献
[1] 郭名女，杨仲卿. 浅谈青年教师如何上好热能动力专业课“燃烧学”[J]. 科教导刊（上旬刊），2014，（04）：100-101.
[2] 段锋，张西和，许诗双. 燃烧学课程教学改革的探讨[J]. 安徽工业大学学报（社会科学版），2012，（05）：120-122.
流体力学在消防中的应用范文3
[关键词]消防电源消防电路电路安全
中图分类号:X9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110034-01
目前居民住宅已由实用型转向小康型,人民生活水平不断提高,大功率电器也逐步普及,但由于在电气线路设计过程中忽略了安全问题,致使电气火灾时有发生,给居民带来了极大的损失。根据2008年火灾数据统计。住宅电气火灾占全区电气火灾总数的60%,而且在住宅火灾起因中居于第一位。电气线路的主要用途是用来输送电能,其特点是线路长、分支多,应用范围广,易于接触可燃物,一般故障较为隐蔽,难以发现。往往由于短路、过负荷、接触电阻过大等原因。产生电火花、电弧或引起电线、电缆过热,从而造成火灾。近年来随着我国住宅建设和电力事业的飞速发展,住宅电气火灾的数量也在迅速上升。
一、消防电路设计的载流里取值偏大
我国电气设计中线路载流量和负载电流量值的选用往往失当而偏于不安全,为此常导致线路过载。国际上权威性的线路载流量数值是IEC364-5-523标准,但我国还没有线路载流量的国家标准,一般电气设计规范中线路载流量数值偏大,因此选用的线路截面与实用情况相比往往过小,留下线路过载的隐患。例如,在墙上明敷单相线路,采用常用的2.5rnm2铜芯塑料绝缘电线配电,按IEG364-5-523标准,此四路的载流量应为26A,而按我国的设计资料,这一回路的载流量却为32A,高出25%没有正确的线路载流量数据,则很难保证线路不发生过载的危险。
二、线路负荷估算偏小
我国长期存在线路负荷估算偏小而导致线路过载短路起火的问题,这一问题尚未得到充分认识。住宅用电的特点之一是负荷难以估算,随着生活水平的迅速提高,我国住宅用电还将持续增长。根据国外经验,必须对住宅用电增大给予充分的估计,留有足够发展余量,否则将给电气消防安全留下无穷后患。
三、缺乏专门的电路设计规范
国际上电气安全技术不断完善和提高,而一些行之有效的电气安全基本要求在我国新建和改建线路规定中却未见到,设计与施工只能参考电力设计规范和防火手册中的有关规定执行,内容零散,不易操作。这些都将会在我国新住宅线路和旧住宅改造线路中留一些不安全因素。
四、电路设计存在的问题
随着用电水平不断提高,为用电方便,避免乱拉临时线或乱接抽座板,住宅内电源插座的设置数量不断增多,电源插座成了影响用电安全的主要因素。据北京市对住宅插座使用情况的一项调查,居民普遍反映住宅设计的固定插座数最偏少,长期使用插座板的人占85.5%。插座板影响居室美观,给日常生活带来了很多不便,而且由于居民缺乏电气安全知识,多用双芯单层绝缘线来接抽座板,这种电线没有护套,易因挤压损伤而破坏绝缘。又因不注愈加接PE线,使所接家用电器不能接地,而且市场销售的插座板多为不合格产品。据国家技术监督局公布对插头插座的抽查结果显示:有近四成产品不合格,其接触压力和接触面积均不足,负荷电流稍大插座板即因接触不良而产生异常高温。因此,住宅内乱拉电线常引起电气火灾事故。线路分支回路过少回路过少致使每个回路所带的负荷增大,实际上等于减小了线路截面,其结果会造成线路温度升高,当温度超过导线的耐热温度时导线的寿命就会急剧缩短。根据经验数字,PVC绝缘工作温度每超过耐热温度8℃,其使用寿命约减少一半。旧住宅改建的电气线路往往不是由专业人员设计的,施工队伍更不规范,一些用户为了舒适、安全、实用而进行的二次电气装修相反比第一次更不安全,隐患更多。如,现在次装修中的布线是穿PVC管,走地板下。装地板时往往不小心破坏PVC管的保护作用,致使电线短路的现象较普遍。我国颁布了有关建筑室内电气线路必须安装漏电保护装置的强制性规定的,但住宅楼许多都未装设漏电保护装置,有些甚至没有布设专用地线(E)或保护零线(PE),即使有也是虚设的或者不符合规范,特别是在中、小城镇、这类问题相当普遍。可是这些数量众多的旧的住宅核门前仍在使用。旧楼房的电气线跻容量小,线路老化严熏,部分地区的住宅中仍然使用铝导线,许多建筑电气设计都不符合现行的安全技术规范和标准,存在着许多用电安全隐患,如火灾、触电及损坏用电设备等,已远不能适应当前社会发展的需要,这些住宅楼电气线路安全性问题日益突出。
五、消防泵故障电路
我国《火灾自动报警系统设计规范》规定,消防控制设备应具有显示消防水泵工作、故障状态的功能。为了显示各消防泵的开、停工作状态,通常的做法是将各消防泵交流接触器的辅助触点作为工作状态(开或停)信息输出(辅助常开触点闭合为开泵,断开为停泵)。考虑到消防泵故障,可能是机械方面的,也可能是电气方面的;目前,国内外尚没有能给出各种故障信息的传感器;因此,准确给出水泵故障信息的技术,目前尚不能解决。从流体力学来说,消防水泵故障当消防水压不足,用PLC轮流切换各台主消防泵进行查找。应当指出,如果消防泵故障多于一台或消防水压不足是由于实际用水流量人于设计值引起,则用上述方法也查找不出有故障的水泵。实用上,通常把某此水泵动力供应电路上空开跳闸作为消防泵故障的信息。空开跳闸信息可由空开上的辅助触点方便地给出。
六、火灾事故时切除非消防电源的措施
在火灾情况下,为防止可能发生的线路短路故障,防止由电气线路造成火势蔓延扩大,以及消防员扑救之前应切断起火部位的非消防用电。但如何正确实施,还有一些问题值得研究探讨。
(一)按防火分区切除非消防电源。很明显,火灾时需要切除的,仅仅是“起火部位”的非消防用电,所以切除非消防用电应按防火分区实施分区控制,尽可能地缩小强切电源的范围,尽可能地减少因强切电源造成的意外损失。工程中曾见过不少强切非消防电源不进行分区设计,如二十几层的高层住宅,当发生火灾时若毫无区别和毫无选择地一次切除电源,造成全楼人为断电。为防止上述情况的发生,火灾时切除非消防用电应按防火分区实施分区控制,对高层住宅宜按楼层分组,以二十四住宅为例,笔者认为每3-4层为一组为好。
(二)组合电源。即由以上任意两种或两种以上电源的组合的供电方式,由于上述几种电源的结构、可靠程度都不同,对系统的要求和应用范围也不同。所以在实际当中选择某一种应急照明电源有时是很难满足要求的,这时就有必要选择两种或两种以上的应急照明电源。当应急照明电源是取自电网的独立电源时,要求由外部引用两路、独立电源供电,确保一路故障时,另一路仍继续工作。应急照明配电系统自成体系,保证在火灾情况下,切除非消防负荷后,系统仍可供电。此种方式供电容量和供电时间不受限制,转换时间容易满足要求。
参考文献:
流体力学在消防中的应用范文4
关键词 消防指挥人才；物理实验；消防学
中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）03-0146-03
Fire Command Talents Should Give Fully Play to Function of Physics Experiment//Dong Xueying
Abstract“Can you fight， Understand management” is the two most fundamental and important core competence for the gross-roots commander. And the physics experiment in the teaching has inspection theory knowledge， train the students’ practical ability， cultivating ability， can stimulate innovation thinking， cultivate scientific spirit function. Therefore， the author from physics experiment can strengthen fire commander theory knowledge learning， can strengthen fire commander combat ability training， can strengthen fire commander command ability raise three aspects the physics experiment function and training target organic combine， this helps to ensure that the school develop Fight can ace in the hole， Tube can scientific and effective qualified fire command personnel.
Key words fire command talents； physics experiment； fire science
消防学是一门边缘性学科，消防工作主要包括火灾预防、防火管理、灭火救援三方面。随着社会的发展，消防工作的范围已经扩展到一切应急救援和社会救助工作。作为为全国消防部队培养基层指挥人员的专业院校，昆明消防指挥学校教育培养的成效将关乎国家和人民生命及财产的安全和社会的发展能否得到保障。多年来，学校在为全国消防部队培养输送指挥人员的发展历程中不断推进教学改革和提升教学质量，努力使培养的学员都是优秀的指挥人才。成为一名合格的基层指挥员最基本也是最核心的能力就是“能战斗，懂管理”两方面。而“加深学生对有关物理知识的理解，培养学生正确的科学实验习惯，提高学生的动手能力、观察分析能力和创新能力”和“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质”正是大学物理实验的指导思想和实验目的。所以，在学校教学中就应当充分发挥物理实验的功能来培养学员的管理、战斗能力。
1 消防指挥人员应具备的素质
消防基层指挥员就是在消防战斗中直接带领部队作战的基层干部，结合消防部队的编制结构，消防基层管理干部最基本也是最核心的能力就是“能战斗，懂管理”。
1.1 能战斗
能战斗就是能保证战斗的胜利。要打赢每一场战斗，指挥员必须要具备3项条件。
1）要有丰富的理论知识，这是前提条件。在校学习期间，各种火灾扑救、危化品处置、自然灾害应对等方面的理论知识都是重要的必修的专业知识。
2）要有较强的动手操作能力，这是必备条件。理论知识学得好，关键还要能把理论知识科学地应用于实战，能把各种事故的理论处置方法在战斗中高效、合理地使用出来才是至关重要的，这就需要具有较强的操作动手能力。
3）要有创新突破的思维，这是应备条件。现在的灾害事故越来越呈现出复杂多变性，这就需要指挥员在指挥处置事故过程中要有灵活多变的方法和突破创新的思维，在面对各种事故时，要能时时根据战情需要做出战术方法的调整跟进，及时提出新的解决办法，要确保“损失最小化、安全最大化”的战斗原则。
1.2 懂管理
一名合格的指挥员也是一个合格管理者，事故现场必须要有有效的管理才能有序地开展战斗。
1）对战情的管理。指挥员在战场上必须时刻控制住战斗的发展情况，并且根据学员能迅速地做出合理的调整，才能及时控制住灾害蔓延。
2）对人员的管理，包括战斗员和其他现场人员的管理，既要保证所有人员的安全，又要使战斗人员有效战斗，其余人员迅速撤离现场并转移到安全地带。
3）对现场、周边环境及秩序的管理。指挥人员应根据现场的实际需要，果断地做出现场的安排布控，这是《消防法》赋予现场指挥员的神圣权利。
2 物理实验的功能
从一名合格消防指挥员所需要的两方面能力来看，教学中就要有针对性地开展教学，要保证在理论知识传授好的同时更兼顾学生动手能力和创新能力的培养，而在教学中培养动手能力的最佳方法就是实验，即要充分发挥物理实验的功能。
2.1 检验理论知识
实验物理和理论物理是物理学的两大分支，实验事实是检验物理模型、确立物理规律的终审裁判。理论物理与实验物理相辅相成，互相促进，恰如鸟之双翼、人之双足，缺一不可。物理学正是靠着实验物理和理论物理的相互配合激励、探索前进，而不断向前发展的。
2.2 培养动手能力
学习好和能力强是两个层面的问题，尤其是动手操作能力。学习好可能是理论知识学得好，但是在面对具体事件的处置时，不一定能处理好。社会实际需要的是会做事、能做事、能做好事的人，具备把书本上的理论知识应用于实际工作的操作能力。而在学校里最能培养操作能力的方法就是实验，通过实验可让学生亲自动手去准备、组织实施，最后完成实验。学习任何知识的最佳途径是由自己去发现，因为这种发现理解最深，也最容易掌握其中的规律、性质和联系。现在教学论也强调“要让学生动手做科学，而不是用耳朵听科学”。
2.3 培养观摩能力
所谓观摩能力就是观察并模仿的能力。观察是有目的、有计划的一种探究知觉，是知觉的最高形式，实验教学是培养学生观察能力的最重要途径。观摩能力的强弱，其实很大程度上能决定一个人的理解能力和动手能力。实验课中，通常是教师先演示，然后学生再做，教师的演示就是为了让学生观摩，在观察过程中要看准教师的操作程序，关键点、要点、难点在哪里？最终的结果如何？只有在观摩过程中找到并发现方法、规律，然后总结，自己做起来才得心应手。
2.4 激发创新思维
古希腊散文家普罗塔戈说：“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把要被点燃的火把。”教师要留给学生创造的空间，使他们的智慧火把点燃发光，在实践活动课与实验中，鼓励学生在求异中勇于创新，这样既有利于学生的思维多样性，又有利于激发学生勇于创新的热情。充分利用物理实验来帮助学生加深对知识的理解，提高学生探索问题和解决问题的能力，激发学生的创新思维。
2.5 培养科学精神
科学精神是指世界观的科学性质，是科学在其历史发展中形成的思维方式、价值取向、行为规范和传统的总和，体现着科学作为社会现象的文化内涵，是科学实现其社会文化职能的重要形式。对科学精神应加以正确的理解：一是探索精神，对未知事物的好奇心；二是怀疑精神，就是不要轻信，不宽容；三是实证精神，就是不能靠主观来判断，能够重复性，能够被别人独立验证，能够做概率统计；四是理性精神，要有严密的逻辑，抱着怀疑的态度，以证据为基础，通过理性的思维进行判断。实验本身就是检验真理的标准，在实验中只有坚持科学的精神正确地完成实验，通过实验的结论来检验理论的可靠性，才能反映出事物发展的客观必然性。
3 物理实验教学与消防指挥员的培养有机结合
物理实验是物理学的一个分支学科，消防指挥专业属于一门新兴的边缘性学科，从表面看，两个学科似乎关系不大，但是从一名合格消防指挥人员的素质构造和物理实验的功能上来看，两者之间有着必然的联系：物理实验是一门培养操作能力的基础学科，消防指挥员正是需要将学到的理论知识转化为实际战斗能力的操作者。如果能在物理实验中把学生的动手操作能力培养好了，使两者能有机结合，则物理实验功能就能很好地为消防指挥专业服务。
3.1 物理实验可加强消防指挥员理论知识的学习
物理学作为一门非常重要的基础性学科，它的发展已经深入其他多个领域，基本涵盖了消防学所涉及知识的学科范围，在后续的专业课学习中，很多课程都直接或者间接应用到物理学知识，如物理学中的流体力学内容直接应用到消防供水课程中，振动和波动应用到消防通讯中，电学知识应用到电气防火中，力学部分应用到战术、装备等。而在这些内容的学习中，物理实验又是必不可少的课程，必须通过物理实验的支撑和巩固，才能完成理论知识的学习。因此说，驾起物理学这驾马车需要理论物理和实验物理这两个轮子同时、稳步地前行，才能保证专业知识的学习。
3.2 物理实验可加强消防指挥员作战能力的培养
在物理实验中，需要学生自己去动手准备器材设备，然后把这些器材设备正确操作使用，按照实验的操作顺序一步一步完成这个实验，最终得到实验结论，写出实验报告。这就类似一场战斗的过程：有准备、有组织、有条理地去打这场战斗，直到最终取得战斗的胜利，最后进行战评、总结经验。通过大量有针对性的实验，不断培养起学生的这种能力，然后逐渐与后续的业务训练课很好地融会贯通，这无疑就加强了学生作战能力的培养。
3.3 物理实验可加强消防指挥员指挥能力的培养
指挥能力其实就是一种临场应变能力和管理能力的集中体现。临场应变能力的培养就是一种创造性思维的培养，物理实验的目的恰恰就是要“培养学生的创新能力”。物理实验就是一门操作性、创造性很强的课程，在实验中要大胆创新、鼓励创新，要大胆尝试不同的方法，多采用一些新奇的方法，只要最终能得到实验结果，这些方法就是创新的办法。教学中就是要通过这样的方法来培养锻炼学生在实际操作中的创造性思维。培养管理能力就是要加强管理者具有正确的判断能力、组织能力和客观、理性、实事求是的精神态度。物理实验是灵活的，但又是严谨的，在做物理实验时一定要严谨地把握好每一个环节，否则会产生“失之毫厘、谬以千里”的结论。所以实验培养出实验者一种理性但又发散的思维、严谨但又求实的作风、坚持真理但又敢于怀疑的精神，这就是通过物理实验来培养出一个合格管理者的方法。
4 结语
物理实验和消防指挥是两个不同性质的学科专业，物理实验也不能直接应用于抢险救援和社会救助，但是可以通过这样一种方式，把学生在物理实验过程中总结出来的方法、思想、精神应用到学习中和实战中，使学校培养出来的学生是有“打能出奇制胜、管能科学有效”能力的合格指挥人才，保证学校教育的成功性。
参考资料
流体力学在消防中的应用范文5
关键词 性能化设计；火灾模拟、FDTS；CFAST、FDS
中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0041-03
1 防火性能化设计
建筑防火“性能化”设计是对“处方式”防火设计的改进。“处方式”防火设计方法根据建筑物的使用类型、层数、平面布置、高度、面积等情况，对照有关设计规范的条文中给定的消防设施的设置要求及设计参数和指标进行设计。随着大型建筑复杂化、多功能化，以及新材料、新技术和新的建筑结构形式涌现，传统的“处方式”防火设计有很大的局限性。针对此缺陷改进的“性能化”防火设计运用消防安全工程学的原理和方法，根据总体目标确定整个防火系统应达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测和评估，以期达到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。防火性能化设计方法广泛地应用于民用建筑，如超高层建筑、大型商场、地下建筑、大型娱乐游艺场所等。
国外许多公司、科研院所等机构将防火性能化设计方法应用到核电厂建筑厂房的防火设计中，编写火灾模拟软件对核电厂放进行定量化消防设计，如法国电力公司EDF编写火灾模拟软件MAGIC，美国国家标注技术研究所（NIST）开发火灾模拟软件CFAST，美国核管会（NUREG）编写火灾定量化分析工具FDTs等，而且颁布多项有关防火性能化设计的文件，如NFPA-805，NFPA-806，NUREG-1805，NUREG-1824，NUREG-1934，NUREG-6850等。
2002年，美国消防协会颁布《NFPA-805》，首次将性能化防火标准应用到轻水堆核电厂的消防中。2004年，美国消防协会在联邦法规《10 CFR 50.48》中允许美国核电厂运营商自愿使用《NFPA-805》中的消防要求作为已有确定性消防需求的另一个选择。
美国消防协会颁布了性能化消防国家标准《NFPA-806》，针对改进型第二代核电站的建设和运行所有阶段，该标准规定了风险已知/性能化防火改进过程的最低需求。该标准定义核电厂消防相关术语，纵深防御的基本需求（如性能化目标和准则），以及分析方法（火灾模拟定量化分析）等。
美国核管会开发一种简单的、定量地火灾危害分析工具（FDTs），文件《NUREG-1805》给出此工具的使用说明，用于评估可信火灾场景的可能性。这些评估的目的之一是判断潜在火灾是否会对核电厂内安全停堆构件造成严重损坏。该工具已经制作成Microsoft Excel?表格以便使用，它基于火灾动力学原理，包括简单的经验关系式以及详细的数学方程式，多种物质的火灾特性数据表也整合在此表格中。
计算机计算量大、速度快，目前已经开发出多款火灾模拟软件，为对这些软件进行检验和验证，美国核管会组织研究人员进行大量实验测试，并将测试结果汇编成册，《NUREG-1824》。此份报告选取5种火灾模拟软件工具作为研究对象，采用统一的方法开展检验和验证研究，调查这些软件在引用到核电厂消防中遇到的问题，并将模型相对于实际试验的预测能力定量化。
随着核电厂消防性能化设计方法的发展以及火灾模拟计算机技术的提高，对核电厂进行消防性能化分析的水平不断提高，为加强对性能化设计中火灾建模的指导，美国核管会颁布《NUREG-1934》。该份文件指导核电厂建筑火灾建模，分析目前常用的火灾定量化分析建模工具，对各类型工具的基本原理进行阐述，并分析其优缺点。此指导文件给出一些典型火灾场景的分析注意事项和火灾建模软件的选择。
《NUREG-1934》中火灾建模过程分为6个步骤：1）定义火灾建模目标；2）描述火灾情景；3）选择火灾模型；4）计算火灾造成后果；5）开展敏感性和不确定性分析；6）记录分析。
火灾概率安全分析是当前定量化分析的重要方法，美国电力研究所EPRI和美国核管会NRC开展火灾概率安全分析研究并颁布《NUREG/CR-6850》。此文件指出火灾概率安全分析需要4个关键领域的人员参与：1）火灾分析；2）基本PRA和反应堆系统分析；3）人员可靠性分析；4）电气分析。该文件总结了最新的火灾概率安全分析方法，为火灾概率安全分析的相关人员提供技术支持。
3 火灾模拟软件
目前，常用的火灾模拟软件分为3类：1）代数模型；2）区域模型；3）场模型。
1）代数模型
软件：FDTs及FIVE-Rev 1。
代数模型是孤立的关系式，可以从参考文献中找到，或是从经验数据中总结出的方程，能够对整体着火场景进行概况的简单处理。这些关系式通常是一阶微分方程，能够计算热气层温度、火焰热通量、烟气产生速度、热气层高度、探测器激活时间等。
优势：简单易用；输入少；计算快；可进行多参数敏感性研究。
劣势：应用范围有限；现象处理与外界隔离；一般应用仅适用于简单定义的临时火灾。
2）区域模型
软件：CFAST及MAGIC。
区域模型是将每个矩形空间分层，不同的软件将空间分为不同的层数，如CFAST将矩形空间分为上下2层。区域模型假设每一层是充分混合的，同一层内的所有火灾环境参数（例如温度、烟气浓度等）在同一层内是完全相同的。上、下两层之间的边界不是固定的，会在火灾模拟过程中上下移动。区域模型相对于代数模型而言，可以更好地模拟空间构造，输入输出数据比代数模型复杂，但比场模型少、计算迅速。
优势：简单易用；联系热气层与本地影响；计算快；可进行多参数敏感性分析。
劣势：偏离矩形空间越大时错误越大；大的水平通道处理不好。
3）场模型
软件：FDS。
场模型使用计算流体力学的方法确定某位置处的火场景各个参数，场模型将空间划分为多个三维网格，因此可以模拟较复杂空间的火灾场景。场模型基于一系列的常微分方程和状态方程，对网格边界处的参数计算，因此网格划分的粗细决定计算结果的准确性，相连的空间可以划分为粗细不同的网格，可以更有效率地关注重点研究内容并节省计算时间。
优势：可模拟复杂几何形状和复杂孔洞空间的火灾情景。
工作时间有限或者空间形状简单时，可以优先选择区域模型软件，若有充足的计算时间或者空间形状复杂时，可以优先选择场模型软件。
不同类型的软件各有优缺点，可以相互结合使用提高效率。例如有条件时，可以同时使用区域模型和场模型对火灾场景进行模拟，比较两种模型软件的模拟结果，从而更有助于做出消防决策。
NUREG-1824总结各模型可以计算的火灾模拟参数，如表3所示，此表格有助于根据研究目的和研究的参数选择合适的软件。
4 火灾模拟软件验证和有效性分析
火灾模拟软件的验证和有效性分析是保证模拟正确性、适用性的重要步骤。验证就是确定模型是否正确表达出开发者的理论描述（例如，模型是否正确地建立），而有效性则是确定所建造的模型是否正确地展示现实世界，是否可以产生所关注的现象（例如，是否建立的正确模型）。验证是确保建立模型微观上的每一个步骤都正确，而有效性则是确保所建立模型宏观上能反映现实世界。
NFPA-805要求必须对软件进行验证和有效性分析，只有权威管理机构接受的火灾模型才可以应用到火灾模拟计算中。NUREG 1934测试6个不同系列共26个全尺寸火灾试验，对模型预测核电厂可能发生火灾场景13个参数的能力进行验证，得出每种模拟软件模拟每个参数的偏移误差和标准方差，如果所研究对象的各参数在这13个参数内，则不必再进行验证工作；如果部分参数在这13个参数内，则要进行额外的验证和有效性工作；而如果所有参数不在这13个参数内，则验证工作不能基于NUREG 1824的研究结果。
参考文献
[1]NUREG-1805，Fire Dynamics Tools （FDTs）： Quantitative Fire Hazard Analysis Methods for the U.S. Nuclear Regulatory Commission Fire Protection Inspection Program，2004.
[2]NUREG-1824，Verification and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications[R]，2007.
[3]NUREG-1934，Nuclear Power Plant Fire Modeling Application Guide （NPP FIRE MAG）[R]，2011.
[4]NUREG/CR-6850，EPRI/NRC-RES Fire PRA Methodology for Nuclear Power Facilities[R]，2005.
[5]NIST SP 1041，CFAST-Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport，Technical Reference Guide，2008.
[6]NIST SP 1041，CFAST-Consolidated Model of Fire Growth and Smoke Transport，User’s Guide，2008.
[7]NIST SP 1019-5，Fire Dynamics Simulator， Technical Reference Guide，2010.
流体力学在消防中的应用范文6
【关键词】 大型冷库 干湿两用 消火栓系统 充水时间
冷库的发展逐渐转向大型化。基于冷库的结构特点和材料特性，大型冷库的消防安全问题，也成为人们日益关注的重点。冷库建筑由于保温隔热需要，大多采用有机外保温材料，并且建筑内部不设置排烟系统，此外，还存在制冷剂氨发生泄漏爆炸的危险。大型冷库建筑的冷藏间占地面积及防火分区面积较大。大型冷库冷藏间一般设置为高架仓库的形式，火灾荷载集中，具有更高的火灾危险性。因此，针对大型冷库的消防系统设计显得很有必要。
1 大型冷库火灾特性分析
冷库火灾初期和蔓延过程中呈现出不同的特点，故掌握不同火灾阶段胡特点，则能确保相关人员开展大型冷库消防安全的工作更有针对性。因此，本节主要从初期火灾和火势蔓延两阶段分析特大型冷库火灾特性。
1.1 大型冷库初期火灾特点
调研结果表明，大型冷库初期火灾特点如下：
（1）可燃物分布集中，种类多。调研发现，冷库储存的货物的包装，墙体和管道隔热保温层均为可燃或易燃材料，这必然增加了冷库发生火灾的可能性。（2）燃烧隐蔽，情况复杂，冷库初期燃烧时，阴燃火焰在夹墙内隐蔽向上部或平行方向发展，外部不易发现。火势加大后，各类电器系统、制冷剂和制冷机械会产生许多复杂的变化，常伴随泄漏、爆炸等情况。（3）初期阶段时间长。冷库初期火灾一般持续15min，而这段时间也是火灾扑救的最佳时期，如果火灾没有及时发现并控制，一旦蔓延，后果十分严重。（4）起火点难以发现，起火原因复杂。冷库冷藏间起火点一般也较隐蔽，可能在堆垛内，甚至是保温夹层内；有不易发现的电气原因、吸烟和违章操作等；从点燃到成灾时间较长，导致燃烧成灾时不能及时发现，这些都增加了发现起火点的难度。（5）低温环境下，早期消防探测不能使用或探测不准。由于内部温度低，传统的火灾探测器不适合安装在其内部，会造成结霜或故障。若探测器安装在冷库外部，则不易及时准确地探测到火灾发生的情况。
1.2 大型冷库火灾蔓延特性
（1）燃烧猛烈，蔓延迅速。大型冷库跨度大，一旦起火，冷库的隔热保温材料（如稻壳、软木、聚苯乙烯和聚氨酯等）都是易燃物质，很容易造成火灾迅速蔓延并且不容易控制。同时冷库中的空心夹层形成了四壁贯通，通风条件好，纵横两向同时蔓延，形成立体火灾。
（2）烟气影响大。火灾过程中的烟气经过冷藏间，形成了低温烟气，而低温烟气比一般火灾烟气的减光性更强，进一步增加了扑救的困难。同时采用聚苯乙烯塑料作保温材料的冷库，发生火灾后，立即释放出大量的有刺激性毒气。
（3）容易发生爆炸事故。冷库内氨气管道破裂出现氨气泄漏后，会散发出大量氨气，除对人员有毒害外，遇明火还可发生爆炸。此外，在未排空管道时，氨气和氧气可形成爆炸混合气，遇作业明火也会发生爆炸。
2 大型冷库火灾危险因素辨识
2.1 冷库工艺系统危险因素识别
冷库作为一种专用建筑，对工艺和建筑材料都有特殊的要求。冷库所用制冷剂，保温材料，建筑材料和通风系统等都可能引发火灾，且造成扑救困难。
在冷库使用和管理中，国内外都十分重视防火的要求，我国规范上对冷间建筑材料的耐火等级和防火分区都进行了细化。而在低温环境中，特别是周期性冻结和溶解的循环过程中，建筑结构极易遭到破坏，平顶上的制冷设备和管道坍塌，导致火灾。
冷库常用的保温材料、管线外层包裹物肯储物包装等都为可燃物。如果在施工焊接或其他作业用火不慎，引发火灾，保温材料具有燃烧速度快，产物毒性大和烟雾危害严重等特点。
通风系统要求进入冷间新鲜空气应先冷却，因此外界空气很难直接进入冷库，当其内部着火时，通风困难，而在保温夹层在起火时和外界四处联通，通风环境良好，造成燃烧迅速蔓延。
2.2 冷库可燃物辨识
冷库中存在着大量的可燃物。其中液氨，聚苯乙烯泡沫芯材，油毡，软木和硬质聚氨酯泡沫塑料（又称聚氨酯硬泡）等为常见的物质。下面主要对这些物质的火灾危险性进行定性分析。
我国80%的制冷系统中采用了液氨。氨蒸汽在空气中的浓度达11%～14%时，具有可燃性。而当达到15.5%～27%的爆炸极限时，遇明火可发生严重的火灾爆炸事故，造成严重后果。
聚苯乙烯泡沫芯材由于保温效果良好而普遍用于房顶和隔层的保温。其燃点在90～120℃，遇明火或受热后极易发生燃烧，并发生大量有刺激性的毒气，燃烧速度极快，且产生熔滴现象，使火势扩大，不易扑救。
油毡纸燃点在130℃左右，在油毡纸上涂上薄薄的沥青后，沥青接触氧的面积加大，在进行油毡的施工过程中能产生大量的可燃气体，遇明火就会引起猛烈燃烧，其火源主要是贴近施工地点的灯泡、焊割的高温熔渣、电线打火等。
软木保温好，但软木在遇明火或受热后易发生燃烧。软木起火后，首先是阴燃，潜伏期可达10～15天，不易发现，期间软木逐渐炭化，变的松散，接触氧气的面积随之增大，最后由阴燃转变为明火燃烧。
硬质聚氨酯泡沫塑料是一种有机高分子可燃材料，火灾中燃烧是不可避免。而且在燃烧的初始阶段烟气也具有较大毒性。燃烧产物毒性大，发烟量大，燃点低。
2.3 其他危险因素辨识
除了上述客观因素外，还有一些人为因素也给冷库带来潜在火灾危险。本文认为，建筑设计不规范，不做任何防火措施；设备老化，消防器材不足；消防意识淡薄，人员素质不齐等都是造成冷库起火的人为因素。例如，有些业主只图眼前利益，不注意防火分区，选用保温材料而又不做任何防护措施，消防设施有名无实。
3 大型冷库干湿两用消火栓系统的应用
3.1 冷库消火栓系统选型
目前，国际上广泛应用的NFPA系列标准中，以管道内是否充水为标准，将消火栓系统分为干式和湿式两大类。其中干式消火栓系统最主要的特点是平时管道内无水，因此，该系统不存在冻结问题，也就不需要采取保温措施，这在低温环境（如我国北方地区）设置相当有利。同时，管道内无水，也可以适当减少分段阀门的设置，个别管道接口不够严密，也不会因漏水而影响生产运营。基于对冷库环境和干式消火栓系统特点的综合考虑，在冷库间设置干式消火栓系统较为合理。
3.2 大型冷库干式消火栓系统工作原理及流程
可在冷间内设置消火栓，在穿堂设控制阀门。平时将连接消火栓的消防支管放空；火灾时开启快开阀，消防支管迅速充水灭火。这种消火栓为干湿两用型，该系统的工作流程如图1所示。
3.3 大型冷库干式消火栓系统可行性研究
与湿式系统相比，干式系统也存在其缺点，如管道防腐要求较高，初期投入费用较高，当火灾发生后需要一定的充水时间，快速启、闭阀门要能实现远程控制可靠性略低，排气阀有可能堵塞，不能有效排除管道内的空气。
虽然存在以上缺点，但是，对于大型冷库而言，干式系统还是优于湿式系统。例如早期费用虽然较高，但是后期运行维护费用可以大大降低，而如果采用湿式系统，还需要采暖系统，通常采用电伴热，其安装费及运行费用很高。因此总体来讲，干式系统更具有费用优势。除此之外，还可以通过对该系统进行优化，解决系统自身存在的弊端，使其更好地服务于冷库的消防安全。
4 大型冷库干式消火栓系统优化
4.1 缩短充水时间
根据流体力学理论，管道中平均流速v按照下式确定：
v=Q/A 公式（1）
管道横截面面积A：
A=（π×d2）/4 公式（2）
管道充水时间可以按照以下公式计算：
t=L/v 公式（3）
根据以上公式，公式（3）变成公式（4）：
t=（π×L×d2）/（4×Q） 公式（4）
以上公式中：v―管道平均流速（m/s）；
Q―管道流量（L/s）；
A―管道横截面面积（m2）；
d―管道内径（m）；
L―无水管道长度（m）；
t―管道充水时间（s）；
从上述公式中可以看出，干式消火栓系统的充水时间与管路长度、管径、流量、流速等参数有关。因此，本文可以从以下几个方面保证充水时间。
4.1.1 缩短无水管道长度
为了保证灭火要求，规范要求必须有两股水柱同时到达任一点，所以合理的管道布线，既能节省管道敷设费用，又能降低系统工作运行费用。笔者认为可以从两方面来缩短无水管道：（1）将快速启闭阀设置在靠近冷间的位置；（2）消火栓供水管道成环布置。
4.1.2 降低无水管道管径
单纯地从公式（4）上看，充水时间与管径的平方成正比，因此降低管径可以大幅度减少充水时间。但管径又是影响流速和压损的重要因素。在满足经济流速的前提下，系统的供水能力可以得到保证时，可以适当降低管径。当然具体是否需要降低管径
4.1.3 提高管道流量
提高流量也可以降低充水时间，例如在火灾环境下，开启几个甚至更多的消火栓。从而增加流量。当然这也会造成不必要的浪费。同时灭火后的废水收集也是一个关键问题。
4.2 提高系统可靠性
基于干式消火栓系统自身特点，快速启闭阀门一般需要远程控制，在实现远程控制过程中，不可避免地存在了一些信号（反馈信号和命令指令）的衰减问题。从而有可能造成系统的误报。同时管道末端的排气阀如果堵塞，造成管道内残留空气，系统开启后，水不能及时充满管道，影响系统的灭火效果。为了提高系统的可靠性，笔者建议增加快速启闭阀的手动控制功能，再消防控制中心接收到火警信号并经核实无误后，即可打开该阀，如果远程控制失效，则也可人为开启。同时，需要加强巡检力度，定期检修管道，保证系统的畅通，必要时也可进行系统的演练和试运行。
4.3 改良系统的运营方式
干式消火栓系统的目的主要是解决低温管道冻结，漏水及由于保温材料损坏而造成系统不能工作的问题。而湿式系统也有其自身的优点。因此进行干湿交替运营的方式，可集中两种系统的优点，避开两种系统的缺点。在环境条件许可（温度在4℃～70℃之间）的情况下，开启快速开启阀，管道充水，转为湿式系统。当温度降到4℃以下时，关闭管道两端的快速启闭阀和最低点处的放空阀，将管道内的水放空，系统处于干式状态。这种干式转换系统不仅可以尽量减少管道为干式的时间，还能在交替运营中进行维护，确保系统的正常功能。
5 结语
本文主要对大型冷库的火灾特性进行定性研究，初步从冷库工艺要求，可燃物种类与分布和人为因素等方面开展了火灾危险因素的辨识工作。结合规范要求并考虑到冷库的安全性，本文提出了在冷库中设置干湿两用消火栓系统。最后，从管道充水时间，系统运营和系统可靠性等方面，提出优化干湿两用消火栓系统的方法。重点推导出管道充水时间的计算公式，合理地缩短了充水时间。
参考文献：
[1]代旭日，陈先斌，熊永祥.冷库初期火灾特点及处置对策研究[J].消防技术与产品信息，2010，（10）：22-24.
[2]马一太.冷库火灾事故分析[J].制冷技术，2013，33（2）：33-35.
