个人飞行式高层建筑火灾逃生装置研究与设计

摘要

社会经济的快速增长促进了城市高层建筑的发展，城市中高层建筑数量的多少成为衡量该城市发展快慢的重要标志。但随之而来的高楼火灾成为国内乃至全世界极难攻克的问题，因为高楼结构复杂、楼梯、竖井等会产生烟囱效应，致使烟雾弥漫，助长火势蔓延，造成严重伤亡。因此降低我国高楼火灾的发生率，更好的保护居民地生命财产安全，已是保障人民安居乐业，创建和谐社会的最迫切问题。
　　为减少高层建筑火灾造成的人员伤亡和社会经济损失，市场上出现了多种多样的火灾逃生用品。本文从经常用于搜救工作的直升机中获取灵感，同时汲取现有逃生装置的优点，结合飞行器设计方法，研究一种新型的高层建筑火灾逃生用品——飞行式高层建筑火灾逃生装置，以下简称逃生装置，全文由以下几个方完成:
　　(1)调研国内外火灾逃生用品以及单人飞行器研制现状，提出新型的设计思路和方法。
　　(2)分析高层建筑火灾的特点和危害以及居民面对突发灾难的行为习惯，从而指出逃生装置应具备的功能和特点，利用飞行器设计方法，对逃生装置的整体布局进行理论分析，为进一步设计做准备。
　　(3)对逃生装置整机进行设计分析。
　　(4)对逃生装置关键零部件进行计算、分析、校核，并运用三维软件ALIAS制作出三维仿真模型。
　　(5)对逃生逃生装置的主要结构进行有限元分析，检验其合理性。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 高层逃生装置研究历程和现状

1．2．1 国内逃生装置发展历程

1．2．2 国外逃生装置发展历程

1．2．3 国内外逃生装置现状及其存在问题

1．3 个人飞行式高层建筑火灾逃生装置设想

1．3．1 单人飞行器现状

1．4 课题研究目标与内容

1．4．1 课题研究目标

1．4．2 课题研究内容

2 飞行式逃生装置设计分析

2．1 高层建筑火灾特点

2．1．1 烟囱效应

2．1．2 高层建筑火灾扑救难度大

2．2 高层建筑火灾的危害

2．2．1 热辐射

2．2．2 火灾烟气的危害

2．3 用户分析

2．3．1 用户行为习惯

2．3．2 人体在不同温度下可坚持的时间

2．4 逃生装置设计分析

2．5 逃生装置总体布局分析

2．5．1 总体布局要求

2．5．2 总体构型要求

2．5．3 总体布置

2．5．4 强化与完善的分析过程

2．6 本章总结

3 飞行式逃生装置整体方案设计

3．1 逃生装置总体设计

3．2 供能系统的确定

3．3 逃生装置重量的确定

3．4 升力系统的确定

3．4．1 涵道螺旋桨的优势

3．4．2 涵道螺旋桨的分析

3．4．3 旋翼系统的噪声分析

3．5 控速装置的确定

3．6 起落装置的确定

3．7 安全防护装置确定

3．8 总结

4 飞行式逃生装置主要零部件设计及三维建模

4．1 飞行式逃生装置整体技术参数与计算

4．1．1 飞行式逃生装置重量计算

4．1．2 飞行式逃生装置发动机参数

4．2 涵道螺旋桨结构设计

4．2．1 涵道螺旋桨的空气动力学分析

4．2．2 涵道螺旋桨的螺旋桨设计计算

4．2．3 涵道螺旋桨的涵道设计计算

4．3 起落架结构设计

4．4 AliasStudio软件简介

4．5 逃生装置建模

4．5．1 整体结构模型尺寸

4．5．2 逃生装置整体建模呈现

4．5．3 使用过程

4．6 本章小结

5 基于ANSYS和Fluent的仿真分析

5．1 基于ANSYS的振动模态分析

5．1．1 振动分析的基本方程以及有限元列式

5．1．2 螺旋桨的振动模态分析

5．2 基于ANSYS Workbench的螺旋桨静力学分析

5．2．1 螺旋桨的受力分析

5．2．2 空心轴静力分析

5．3 基于Fluent的气体绕流分析学分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

声明