消防科学与技术

不同弯折角度下悬挂电缆火蔓延行为试验研究

彭伟, 王依婷, 李雪豪, 周月, 谷恒

2026 (3): 1-6.

摘要 ( 22 )

为探讨弯折角度与横截面积对悬挂电缆燃烧特性的影响，选取长度一致的扁平三铜芯交联绝缘聚乙烯电缆作为研究对象，开展了20组电缆燃烧试验，通过测量火焰温度、熔滴温度、电缆火蔓延时间及火蔓延速度等关键参数，分析了不同弯折角度和横截面积对电缆火蔓延行为的影响。结果表明：弯折角度减小时，火蔓延速度呈现先增大后减小的趋势，且在θ=90°时达到峰值，此峰值状态下的火蔓延速度约为θ=180°时火蔓延速度的1.6倍。横截面积与火蔓延速度呈负相关，横截面积为2.5 mm²电缆的火蔓延速度为16.0 mm²电缆火蔓延速度的1.9倍。同时，弯折角度越小，横截面积越大，贴附电缆流淌的熔滴数量越多，熔滴温度越高。此外，弯折处火焰最高温度随着弯折角度减小而增加，横截面积增加时，火焰最高温度先增大后减小。

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容积式受限空间内高压氢气泄漏扩散特性及参数敏感性分析

宋宏伟, 王文和, 刘红溪, 李元杨, 况婷婷

2026 (3): 7-14.

摘要 ( 16 )

为研究容积式受限空间内高压氢气泄漏扩散的影响因素，采用数值模拟方法分析环境温度、湿度、风速、泄漏位置和泄漏速率等参数对氢气体积分数分布的影响。建立了高压氢气体积分数变化的数值模型，并进行了基于关键参数的泄漏扩散敏感性分析。结果表明：氢气在容积式受限空间内呈现独特的分层扩散特性，其垂直动量向水平动量的转化过程中，涡量分布从初期的V字形结构演变为后期的双涡核结构；风速对扩散过程具有显著影响，3 m/s风速条件下氢气体积分数较静风条件下降低22.8%；不同泄漏孔形状导致氢气扩散行为差异明显，相同泄漏面积下，与圆形泄漏孔相比，正方形泄漏孔使局部体积分数提高22.94%；通过敏感性分析确定了泄漏速率（系数0.864）和风速（系数-0.988）是影响氢气扩散的主导因素。

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高速环境风下障碍物后油池火燃烧特性研究

战致铭, 黄鑫, 霍雨佳, 陆锐

2026 (3): 15-21.

摘要 ( 14 )

高速环境风下的火灾控制难度大，易造成更为严重的损失，但目前对此种火灾场景的研究较少。本文在燃烧风洞内开展了10~25 m/s的高速环境风下障碍物后边长为8 cm的方形小尺寸正庚烷油池火燃烧试验，并与1~10 m/s的中低速环境风场景进行了对比。结果表明：在中低速环境风下，燃烧速率初期随风速增加增长迅速，随后增长幅度逐渐减小，达到10 m/s以上的高环境风速时，燃烧速率随着风速增加呈相对稳定的线性增长。火焰形态在低速环境风下呈弓形，当风速超过10 m/s时，火焰形态逐渐改变为上凸圆弧形。根据中低风速和高风速下不同的火焰形态，定义了相应的火焰长度和倾角，其中火焰总长度随着风速增加而减小，当风速大于10 m/s时，火焰长度减小的速率增加。下半段火焰倾角随着风速的增加而增加，上半段火焰倾角在中低速环境风下随风速的增加而增加，在高速环境风下随风速的增加而减小。最后分别建立了小尺寸正庚烷油池火燃烧速率、火焰长度和倾角随风速变化的经验预测公式，研究结果可为高速环境风下的火灾防控提供理论支持。

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基于多域特征融合的航空串联电弧故障识别及环境适应性研究

刘涛, 邱睿智, 唐海军, 郭宇航, 姜文涛

2026 (3): 22-28.

摘要 ( 16 )

航空交流系统中串联电弧故障因电流幅值不超限、信号畸变微弱且易受环境干扰，在振动-湿热耦合条件下检测难度显著增加，直接威胁飞行安全。针对115 V/400 Hz系统多工况下的鲁棒识别问题，构建了可模拟振动与湿热复合环境的串联电弧故障试验平台，覆盖阻性、阻感性等典型负载工况。通过时域统计分析、频域特征分析及db4小波多尺度分解，结合相关系数阈值、F值筛选、置换重要性验证与PCA降维，获得了低冗余多域特征集。采用网格优化的RBF-SVM分类模型开展识别试验，结果表明，振动使阻感性负载10 A串联电弧故障的频谱峰值由1 767.92提升至9 120.03；湿度环境对串联电弧瞬态行为呈现“抑制-尖锐”双重效应，虽使小波能量降低了47.7%，但脉冲因子与峰度反而上升，表明放电间歇性增强；振动则表现为“促进-弥散”效应，提高了重燃频率，但分散脉冲强度；二者耦合时存在非线性竞争，导致复合工况下小波能量下降至284.69，串联电弧瞬态活动性被极度抑制。构建的多域融合模型的F1-macro值为0.99，较时域单域提升了62.3%。

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变压器室变压器油电弧电解特性及产气爆炸行为研究

胡冉, 厉冰, 杨明瑞, 张网, 杨渝

2026 (3): 29-36.

摘要 ( 13 )

针对变压器内不同温度下电弧电解特性和产气行为特性开展了试验研究，并基于CFD模拟了变压器内电解产气的燃爆过程。结果表明，天然酯（回收）绝缘油、天然酯（大豆）绝缘油和矿物绝缘油的电解产气中氢气占比最高，这是高压电弧下C -H键断裂产生·H自由基组合，以及空气中水分被电解的原因。基于反应动力学模拟，分析了临界当量比条件下电解产气过程中关键自由基的产率变化和温度敏感性，揭示了其关键转化路径为H2→·H→·OH(·O)→H2O。通过数值模拟，较好地展示了电解混合气燃爆火焰的发展规律，准确获得了爆炸压力和火焰温度的分布规律。在燃爆过程中，障碍物导致的湍流程度增加是火焰速度和爆炸压力上升的原因，这体现了压力-火焰-湍流耦合激励的正反馈机制。

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快中子堆消防中钠气溶胶雾化固定控制技术

黄新, 汪传高, 石磊, 庞洪超

2026 (3): 37-42.

摘要 ( 14 )

严重钠火灾存在放射性钠气溶胶扩散的风险，需对其进行控制。雾化固定技术作为控制气溶胶的技术之一，有灵活、高效的优势，已成功应用于国外核设施的放射性气溶胶控制领域。为探究雾化固定技术在钠火消防系统中应用的可行性，进行了不同固定剂液滴粒径条件下的钠气溶胶控制试验。试验结果表明，对于粒子数总浓度为105量级、峰值粒径为1 μm的碳酸钠气溶胶，在使用固定剂的量为250 mL/m3、固定剂黏度为（143.4±3） cp情况下，30 min内大粒径（43.055 μm）、中粒径（13.057 μm）、小粒径（8.773 μm）固定剂液滴控制钠气溶胶的沉降率分别为9.10%、26.60%、38.55%，对应的气溶胶粒子数浓度平均下降速度分别为1 099、1 242、1 787 P/（cm3·min），符合固定剂液滴越小控制效果越好的理论趋势。通过对沉降到地面上的固定剂进行扰动，确定固定剂液滴粒径对再悬浮效果无明显影响，同时验证本技术可以成功地将气溶胶黏附到地面上。

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模组式LED屏幕的燃烧特性试验研究

亢轩, 于泽阳, 李尚力, 孙思博, 彭磊, 刘鑫

2026 (3): 43-49.

摘要 ( 10 )

通过开展不同组合形式的LED单元模组燃烧特性试验，研究LED屏幕的燃烧特点及蔓延规律，测定不同组合形式单元模组的热释放速率、总热释放量和产烟速率，分析屏幕燃烧时的火灾增长系数、单位面积热释放速率峰值等参数。试验结果表明，LED屏幕发生火灾时，火势主要沿屏幕表面竖直方向蔓延，水平横向蔓延的现象不明显；LED屏幕的火灾增长系数和单位面积热释放速率峰值与屏幕高度、模组摆放形式、显示模块背部电路板及电子元件参与燃烧的情况等因素有关，初期的火灾增长系数介于中速火和慢速火之间；LED屏幕燃烧产生大量浓烟，伴随产生燃烧滴落物。为防止火灾蔓延，设置LED屏幕的场所，其下方不宜设置可燃物，且应及时排出烟气。

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隧道单向大间距点式排烟纵向风速与排烟风速匹配研究

罗驰恒, 张子迪, 姜学鹏

2026 (3): 50-56.

摘要 ( 5 )

为了明确隧道新型单向大间距点式协同排烟模式下的纵向风速与排烟风速之间的关系，本文定义了烟气蔓延安全距离，探讨了新型排烟模式下纵向风速和排烟风速对烟气蔓延距离的影响，结合数值模拟和缩尺寸模型试验，推导得到满足烟气蔓延安全距离的排烟风速和纵向风速的关系式，得出烟气蔓延距离与Fr数之间的关联。结果表明：根据上游烟气逆流长度Lup≤30 m与下游烟气溢出长度Ldown≤4H的结合分析发现，Lup随纵向风速增大而减小，但对Ldown影响规律不明显；Lup随排烟风速变化不明显，但Ldown随排烟风速增大逐渐减小；当火源上游30 m处Fr≤0.45、排烟口下游4H处Fr≤1.5时，烟气蔓延处于安全距离；无量纲排烟风速与无量纲纵向风速呈指数关系；利用缩尺寸模型试验，充分证明了数值模拟及无量纲关系式的可靠性。

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室外火条件下自动喷水灭火系统对单片防火玻璃耐火极限的影响

徐文飞, 徐佳陵, 郭战胜, 王欣哲

2026 (3): 57-61.

摘要 ( 13 )

为了评价建筑外火灾对室内自动喷水灭火系统以及防火玻璃的影响，搭建试验平台，开展24次室外火灾条件下水对防火玻璃完整性影响测试。研究表明，24次试验中自动喷水灭火系统均启动，并导致防火玻璃破裂甚至完整性丧失。系统感温元件破裂温度在84~87 ℃，远高于标称温度68 ℃。不同厚度玻璃破裂行为不同，5、6、8、10 mm玻璃破裂后脱落，而12 mm和15 mm玻璃破裂后因厚度方向未贯穿未脱落。为保障建筑外窗耐火完整性，需要综合考虑自动喷水灭火系统中洒水喷头的布置、感温元件的测试方法以及防火玻璃的选用。

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大型铁路站房防火隔离带最小宽度计算与试验研究

畅若妮, 张茹

2026 (3): 62-69.

摘要 ( 10 )

选取行李火灾和商店火灾2种铁路站房内最可能发生的火灾类型进行实体试验，根据试验场地实际情况通过理论计算得出防火隔离带的最小宽度。大空间自然排烟开窗比例为3.5%，防火隔离带正上方开窗比例为20%。从烟气蔓延、烟气有毒组分、温度、热辐射强度等方面验证防火隔离带的防火分隔效果。结果表明，根据试验场地的实际情况计算得出的防火隔离带最小宽度为6 m。在行李火灾和商店火灾试验中，大部分烟气通过排烟窗排至室外，防火隔离带远离火源一侧的温度接近室温，热辐射强度几乎为0 kW/m2，防火隔离带可以起到有效防火分隔的作用。研究结果可为铁路站房防火隔离带方案的制定提供理论依据。

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地下变压器室火灾特性数值模拟研究

李国辉, 马韬, 朱红亚, 洪清泉

2026 (3): 70-75.

摘要 ( 8 )

针对地下变压器室的结构特征和火灾风险，构建220 kV变压器全尺寸火灾数值模型，考虑通风阀和疏散门对气流的影响，研究变压器室事故油池全液面火灾燃烧特性。结果表明，无论通风阀和疏散门是否开启，事故油池燃烧均受空气供给限制，属通风控制型火灾。通风阀和疏散门开启时，火源热释放速率峰值为12 MW；通风阀关闭、疏散门开启时，火源热释放速率峰值为5 MW；两者均达不到设计火源热释放速率理论峰值。温度自室内顶棚向下呈降低趋势，侧壁最高温度可达700 ℃以上。通风阀开启时热辐射峰值可达300 kW/m2以上，顶棚平均温度可达470 ℃以上，两者均高于通风阀关闭时的数值。

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正压式多剂联用泡沫灭油罐火有效性研究

孟飞, 王波, 冯礼奎, 陈涛, 曹求洋

2026 (3): 76-82.

摘要 ( 12 )

多剂联用泡沫灭火技术是解决易燃液体灭火难度大、易复燃等难题的重要发展方向，但高效环保的多剂联用灭火技术仍待深入研究。本文采用标准正压式多剂联用发泡装置和压缩空气泡沫灭火剂，开展了1 m2模拟油罐火灭火试验，研究压缩空气泡沫与一溴三氟丙烯（BTP）、全氟己酮（1230）联用技术对120#溶剂油标准燃料的灭火能力。试验结果表明，在气液比为5：1以及泡沫混合液供给强度为5 L/(min·m2)的条件下，压缩空气泡沫可有效扑灭1 m2120#溶剂油油罐火，控火时间为54 s，完全灭火时间为59 s，停止供泡后未发生复燃；在气液比为3：1以及相同的泡沫混合液供给强度5 L/(min·m2)条件下，通过正压喷雾方式注入0.17 L/min的BTP后，含BTP压缩空气泡沫对于1 m2120#溶剂油油罐火的控火时间仅为30 s，灭火时间仅为33 s；当通过正压喷雾方式注入0.19 L/min的1230后，含1230压缩空气泡沫对于1 m2120#溶剂油油罐火的控火时间为54 s，灭火时间为58 s。

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轻量化进攻水带应用研究

陈智明, 张仕广, 王小伟, 朱显伟

2026 (3): 83-89.

摘要 ( 11 )

文章讨论了轻量化进攻水带在内攻灭火中的应用。通过对比试验，分析轻量化ϕ40、ϕ45、ϕ50水带与ϕ65水带在充水后拖行、供水及压力损失等方面的性能，评估其是否满足内攻灭火需求。结果显示，轻量化水带机动性良好，可满足内攻火灾供水强度的需求。同时，还总结了轻量化水带在实战应用中存在压力损失较大、易折弯的局限，并提出实施接头统型、采用双层水带和优先选用ϕ45水带等建议，以期提升轻量化进攻水带在内攻灭火中的作战效能。

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一种基于ROS的森林草原风力灭火机器人系统研究

任长清, 赵鑫, 杨春梅, 刘林

2026 (3): 90-99.

摘要 ( 12 )

针对森林草原地表火灾燃烧迅速、范围广泛，以及在复杂环境下灭火机器人导航与火源定位的难题，设计了一种基于机器人操作系统（ROS）的森林草原风力灭火机器人系统。系统硬件部分由履带式机器人底盘、风机系统、风筒控制机构以及组合惯导、摄像头和激光雷达等多种传感器构成，采用GPS卫星定位信息与AMCL算法融合实现机器人的定位。提出一种基于模糊逻辑的动态加权A*算法，通过障碍物密度与分布离散度的模糊推理生成环境复杂度指标，在25%障碍密度的30×30栅格地图仿真试验中，与传统A*算法相比，搜索节点数下降约82.1%，规划时间缩短约52.8%，总代价降低约1.8%；在45%障碍密度的30×30栅格地图仿真试验中，与传统A*算法相比，搜索节点数减少约24.4%，总代价下降约3.4%，规划时间减少约22.3%。相较于其他算法，在DWA评价函数中引入动态障碍物影响因子能够在保证安全性的前提下，在更短时间内准确到达目标点；建立火焰高度反馈的风筒角度控制策略，能够精准定位火源并调整风筒角度进行灭火。结果表明，该系统能够在复杂林地环境中实现自主避障与目标定位，能够满足森林草原复杂环境下的实际灭火需求。

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无机防火保温砂浆制备及发泡工艺研究

丁辰, 吴刚, 薛凯喜, 周朝慧, 朱小伟, 李明吉

2026 (3): 100-108.

摘要 ( 11 )

房屋建筑都会被强制要求在外墙结构层墙体和饰面层之间设置保温措施，外墙保温层可以有效减少建筑能耗。为提升无机防火保温砂浆的阻热性能，本研究基于前期成果进一步引入了AOS发泡剂和明胶，研发了一种新型的泡沫保温砂浆，在进行发泡工艺研究的同时还测试了砂浆的耐火性。结果表明，搅拌时间在5～6 min时，发泡效果最佳；发泡液中AOS体积分数为1.5%左右时，产生的泡沫稳定性最强；发泡液中的明胶体积分数为1.5%时稳泡效果较好，能够显著提高起泡的稳定性。经过优化改良后，发泡剂和稳泡剂的最优掺量分别为1.75%、1.00%。发泡剂和明胶的掺入可以在保温砂浆中形成独立封闭的气孔结构，从而显著降低砂浆的干密度和导热系数，但同时会对砂浆力学性能产生负面影响，尤其是对黏结强度的减弱尤为明显。

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水基型灭火剂扑救硅泥堆垛火试验研究

张宪忠, 张国胜, 柯鑫, 胡成

2026 (3): 109-114.

摘要 ( 8 )

针对近年来硅泥运输和储存环节火灾频发且缺乏切实有效灭火手段的现实问题，采用实验室级别的硅泥堆垛火灭火试验模型，评估了用水灭硅泥堆垛火的可行性，考察了不同pH灭火用水对硅泥堆垛火灭火效能的差异，并对比了水和泡沫灭火剂对硅泥堆垛灭火效果的影响。研究结果表明，用酸性和中性水灭硅泥堆垛火具有技术可行性，用碱性水灭火会导致堆垛火势急剧增大，具有较高的危险性；灭火用水的pH越低，降温和灭火效果越好；AFFF泡沫对堆垛表面有良好的降温和灭火效果，但对堆垛内部降温效果较差。

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阻燃预警纳米涂层TEG/P（DPOP-Si）的制备及性能

石林, 郑鹏伦, 刘全义

2026 (3): 115-121.

摘要 ( 11 )

以聚（3,4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）修饰后的热电型石墨烯纳米片（TEG）和黏接剂（P（DPOP-Si））为原料，通过“涂覆-烘干”的方法在木材表面构筑具有火灾预警功能的阻燃纳米涂层，研究纳米涂层的火灾预警性能和阻燃性能，并对改性木材的阻燃预警机理进行探讨。目的是在低载荷量情况下赋予木材高效阻燃性能与早期火灾预警功能，扩大木材及木制品的应用领域。结果表明，改性木材（WOOD-3）的极限氧指数达到37.9%，热释放速率峰值和总热释放量相比纯木材分别降低了49.3%和47.3%。一旦发生火灾，纳米涂层在7 s内触发火灾警报，兼具较好的火灾预警性能和一定的阻燃性能。

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室内复杂环境下三维消防救援路径优化研究

陈维旺, 胡聪, 朱正亮, 陈钦佩

2026 (3): 122-129.

摘要 ( 8 )

为提升复杂动态环境下消防救援任务的效率和准确性，本研究将通过融合路径拥堵等效为时间成本，将阻断情况等效为通行能力损失，并综合考虑空间转角类型及数量对救援人员认知和通行速度的影响，提出了用于路径规划的室内通行成本评价模型（CEMT）。在此基础上，构建了面向三维空间和复杂环境下的通行成本计算方法，实现了更为全面和科学的通行成本量化。探讨了不同因素对路径规划的影响，验证了该模型在评估通行成本方面的有效性和实用性。

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大规模森林火灾中消防飞机协同调度优化研究

张军, 孙明乐, 程聪, 刘博

2026 (3): 130-135.

摘要 ( 10 )

面对数量众多的消防飞机，安全、科学地分配消防飞机的灭火任务成了提高灭火效率的关键。提出了一种适用于大规模森林火灾中的消防飞机调度问题的混合整数规划模型，并且开发了一种分支割算法进行求解。模型通过优化消防飞机的消防任务满足不同火灾区域在不同时间段的消防需求，保证每个区域的目标缺水量之和最小，以延缓火灾蔓延。结合多种消防飞机的飞行特性和任务约束，通过引入有效不等式加速求解过程，在不同规模的试验数据上验证算法的性能。结果表明，该模型可以用于复杂的空中资源分配问题，在确保安全的同时最大限度地提高灭火效率。

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基于火场三维重构的视频光影模型构建与分析技术

刘一乐, 王鑫, 王晓军, 韩冲

2026 (3): 136-141.

摘要 ( 16 )

为探索通过视频光影分析确定起火点的有效方法，选取典型火灾视频光影分析案例，提取对称反光、立体遮挡、光影分割线几何计算等通用光影分析模型原理，设计实景验证试验，结合真实案例验证其确定起火点的有效性；设计三维重构光影分析模拟试验，利用Unreal Engine 5对火灾现场进行三维重构，采用模型辅助线法或模拟光源位置试错法进行模拟测试，验证其确定起火点的有效性。研究可为基层火灾调查人员提供实用参考，助力提升火灾调查效率与准确性。

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某锂电池化成车间爆燃事故调查及化成工艺安全防范研究

刘凯, 严谨, 宋振轩, 陈书文, 金阳

2026 (3): 142-146.

摘要 ( 17 )

以某锂电池化成车间发生的爆燃事故为对象，利用现场勘验、调查询问、视频分析等火灾调查方法，剖析事故直接原因和灾害成因。开展5类10余次三元锂电池跌落试验，总结不同状态锂电池发生外短路、产生热失控现象的关联性，旨在深入分析锂电池生产端的火灾事故，探讨与之对应的防范和处理建议，以降低锂电池工厂火灾事故发生概率，保证工厂安全稳定运行。

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