森林火灾是让森林资源有巨大的损失的原因之一,森林地表火是引起森林火灾的主要原因,为防止发生森林火灾,扑灭森林地表火对保护森林资源、预防森林火灾发生有重要意义。细水雾作为哈龙灭火剂等化学灭火剂的最佳替代品,具有渗透性强、对森林环境无污染、净化烟尘、灭火效率高等优点,被逐渐应用在森林消防当中。目前细水雾喷头已经应用在森林消防中,但对扑灭森林地表火方面的细水雾喷头针对性研究较少,所以本文设计了应用于森林地表火的细水雾喷头。本文通过分析细水雾的雾化原理和喷头的雾化形式,完成对细水雾喷头的理论研究。根据细水雾喷头的基本设计理念,进行了理论计算,提出并设计一种扑灭森林地表火的撞击分流式细水雾喷头。使用Fluent软件对撞击分流式细水雾喷头进行仿真,分析喷孔孔径、长度和喷雾锥角等影响雾化的关键参数的变化对喷雾速度和喷雾保护半径Rp的影响。分析结果表明,细水雾速度受喷孔孔径和喷孔长度影响显著,并随喷孔孔径的加粗和喷孔长度减小而增长;喷雾保护半径受喷孔孔径和喷孔喷雾锥角影响显著,并随两者的增长而变大。通过Design-expert进行了参数优化,并选用圆整后最佳参数喷射孔径2.1mm,喷孔长度4.4mm,喷孔喷射角度55°制作撞击分流式细水雾喷头。进行简单喷雾实验,测得喷雾保护半径为57cm,与Fluent仿真结果误差为0.8%,证明优化和仿真结果合理。考虑到火灾实验的安全性,为减少验证环节和实验次数,采用Pyrosim进行地表凋落物层火细水雾灭火数值模拟。选择松林地表凋落物进行模拟分析,在Pyrosim中构建松林地表凋落物层模型,设置各种测试装置和细水雾喷头。探究细水雾雾滴直径、喷头喷雾角度、喷雾速度对灭火效果的影响,通过分析热释放速率曲线和温度曲线变化,得到最佳的灭火的参数为雾滴粒径350μm、喷雾倾角45°、喷雾速度50m/s、喷雾高度1.2m,分析热释放速率曲线得到细水雾灭火时间为25s左右。采用撞击分流式细水雾喷头进行初步的灭火实验研究。搭建细水雾灭火系统进行细水雾扑灭松林地表凋落物层实验,验证细水雾喷头在高度1.2m和喷头喷雾角度为45°时实验和仿真的温度曲线变化,分析结果表明实验和仿真灭火时间都在25s左右,最大误差在1～2s之间,两者反应的细水雾灭火规律相同,说明Pyrosim仿真能够较准确的预测火灾发展和灭火趋势。通过与旋流式喷头和ZSTWC型撞击式喷头对比实验,分别节水14%左右,节水24%左右,在节省水方面有较为明显的优势。在扑灭明火上快于旋流式和ZSTWC型撞击式喷头分别快6s和4s,灭火后恢复室温的时间快7s和4s,灭火有一定的优势。