消防供水作为灭火救援行动的一个重要组成部分,是决定灭火救援工作成败的关键因素。随着火灾事故日趋复杂,消防车调度数量大幅度增多,消防供水正向着高效能、高稳定性方向发展。多通道集聚供液系统作为消防供水的枢纽环节,确保其供水效率对灭火救援工作的顺利进行十分重要。然而多通道集聚供液系统的集聚结构、通道切换、与其它设备的匹配及消防员的操作等因素均会影响供水效率。因此,有必要对多通道集聚供液的规律、结构及控制等关键技术进行研究,确保集聚供液的稳定可靠。本课题依托于国家重点研发计划项目“新型多功能城市主战消防车辆关键技术研究及产品研发(编号:2016YFC0802908)”。深入开展了多通道集聚供液系统的动态特性、平滑切换控制及集聚供液结构优化等方面的研究,为保障多通道集聚供液的持续稳定提供理论支持和技术解决方案。主要内容如下:(1)在对多通道集聚供液系统特性分析基础上,设计了多通道集聚供液系统总体方案。考虑到实际应用需要,运用机理建模法建立了系统的动态数学模型,并进行了过程机理分析;基于有压管道瞬变流理论建立了系统的水力模型,结合复杂边界条件,分析了系统压力和流量的数值求解方法。上述分析过程为后续多通道集聚供液关键技术研究提供理论依据。(2)开展集聚供液系统动态特性研究。首先,基于相似理论搭建了多通道集聚供液系统的实验研究平台;基于一维仿真软件AMESim建立了多通道集聚供液系统的仿真研究平台。其次,结合实验和仿真研究平台,研究了常规工况下主要工作参数对集聚供液系统输出压力和流量的影响;以主管路压降和压升为性能指标,研究了切换工况下工作参数对集聚供液系统输出稳定性的影响规律。最终,获得了不同工况下主要工作参数对集聚供液系统输出特性的影响规律。(3)开展集聚供液系统平滑切换控制研究。为了实现系统控制目标,结合多通道集聚供液动态特性,对多通道集聚供液压力控制进行了探索,提出了一种以变论域模糊PID为主的复合控制策略。运用AMESim和Lab VIEW建立了跨领域仿真环境的联合仿真平台,设计了基于模糊推理型伸缩因子的变论域模糊PID控制器,通过与传统PID和模糊PID的仿真结果对比表明所设计的控制器具有更短的响应时间、更好的跟踪性能及更强的抗干扰性。基于实验研究平台,开发了平滑切换控制系统,并进行了性能实验,实验结果明显降低了切换引起的压力波动,验证了控制策略的有效性。(4)开展集聚供液系统结构数值分析及优化研究。为了提高多通道集聚结构的供液效率,基于完全非结构化网格有限体积法,建立了集聚供液系统结构数值仿真模型。基于上述模型,采用压力损失和主管路压降两种性能指标,对多通道集聚供液系统结构水力特性进行了详细分析,揭示了集聚管直径、主管路直径、支管路间距和支管路并联数量对集聚供液系统结构水力性能的影响规律,并结合流场分布阐释了其影响机理,为多通道集聚结构的设计优化提供了参考。最后,在上述研究的基础上,完成了多通道集聚供液系统的样机试制与性能测试。测试结果表明多通道集聚供液系统样机能够满足持续稳定的供水需求,并验证了关键技术研究方法的可行性。该论文有图88幅,表23个,参考文献199篇。