随着社会经济和城镇建设的快速发展,城市建筑物逐渐呈现高大化,密集化的特点。火灾事故日益增多且形式多样化,导致消防难度增加,一旦发生火灾极易产生巨大人员伤亡和财产损失。为达到高效灭火,保护人民生命和财产安全,精准定位火源位置显得极其重要。但在实际射流过程中,消防水炮射流轨迹会受各种参数不确定性影响,这些参数也会影响射流靶点预测精度,降低灭火效率。因此,研究消防水炮射流轨迹和靶点不确定性具有重要的实际意义和工程价值。本文主要从以下几方面开展了研究:(1)采用质点运动学和弹道力学对射流微体进行分析,基于液滴射流破碎理论描述了射流破碎形式和破碎过程。考虑破碎时间引起的空气阻力和射流截面积的不断变化,以无量纲参数Je判定液滴破碎与雾化的状态,建立消防水炮射流轨迹理论模型。采用理论与仿真相结合的方法,通过仿真分析验证与实际射流轨迹吻合度,确定其准确性。(2)由于消防水炮射流在出口处的流速较快,此射流为湍流射流,不受内部和外部作用力影响。水射流进入空气后,会有一定长度的区域不会破碎,水射流的核心速度大大快于周围液滴。基于破碎理论进一步考虑实际射流轨迹核心区域,分析不同工况下的水射流变化趋势,以韦伯数We_g(28)2 2为发生雾化条件和射高H(28)0为落地条件建立消防水炮射流轨迹理论模型。通过仿真与试验值对比分析,验证模型的可行性,对设计消防水炮以及提高其性能具有重要意义。(3)在实际消防作业中,会有各种各样不确定性因素发生,参数的不确定性会对射流轨迹产生影响,从而实际靶点与理论靶点有一定的误差。对基于破碎理论建立的消防水炮射流轨迹模型进行不确定性研究,分别采用区间算法、灰度算法和组合算法对影响射流轨迹的主要因素,如射流初速度、俯仰角和风速三个主要工况参数设置一定的误差度。确定不确定参数对射流靶点的影响,并将三种算法进行比较,利用区间射流轨迹模型得到的区间靶点值扩张度最大,采用组合算法获得的靶点变化值较小。探究实际参数的不确定性掌控靶点的变动范围,在实际消防工程中,对预估射流靶点范围和提高消防灭火效率有很大的影响。本文的研究成果有助于加深对消防水炮射流轨迹的研究,研究结果可为消防水炮结构设计和性能优化提供技术基础。