我国是世界第一大石油进口和消费国,油类火灾具有热值高、流动性强、容易复燃等特点,具有极大的火灾危险性。泡沫灭火剂能浮于燃油上方,对燃料表面进行覆盖,一方面对燃料起到降温的作用,另一方面隔绝了可燃气体与空气的接触,因此其在扑灭油类火灾时效率较高。在公安消防、海空军、民航机场等灭火训练中,大多采用模型与油池火组合配置的训练模式。这种训练方式不仅无法控制灭火训练的火源功率,而且存在严重的水源和空气的污染问题。国外近年发展了以气体火源替代真实火源的灭火训练技术,但是还没有从根本上解决火源等效、泡沫灭火效果反馈等问题。因此,本文针对泡沫灭火训练装备亟需,开展泡沫灭火模拟训练装置中关键技术问题研究。本文充分调研了国内外关于灭火模拟装置的规范要求、技术现状和行业现状,提出了利用气体火源替代真实火源模拟典型油类灭火场景的方法和功能要求;针对泡沫灭火模拟装置研发需要,提出并解决了火源模拟技术和灭火反馈控制技术两大技术问题,解决了火源控制的核心算法,完成了泡沫灭火综合控制程序,给出了泡沫灭火模拟装置样机设计总体方案。论文的主要成果包括:(1)提出了泡沫灭火模拟装置的关键技术及火源模拟原则。明确了泡沫灭火模拟装置的总体功能要求,凝练了泡沫灭火模拟装置的两个关键技术,即火源模拟技术和泡沫灭火反馈控制技术。提出采用气体火源模拟油火应该优先考虑的原则,包括热释放速率等效原则、火焰形态等效原则和辐射通量等效原则;气体火源应能够接受泡沫灭火剂作用效果反馈控制。(2)建立了气体火源替代油火的火焰形态、辐射通量等效计算方法。通过理论分析和实验测量,研究了航空煤油火源和丙烷火源的燃烧特征,对比分析了航空煤油火源和丙烷气体火源的火焰高度和辐射强度等参数,建立了航空煤油液体火源和丙烷气体火源的火焰高度等效替代模型和辐射强度等效替代模型。基于火源替代模型确定丙烷气体火源功率,使气体火焰达到与航空煤油池火相似的火焰高度或辐射强度。(3)建立了无火源条件和火源热辐射作用下的泡沫损失模型,建立了泡沫灭火反馈模型。通过实验室泡沫蔓延实验,研究了泡沫流量、发泡倍数等参数对泡沫蔓延速率的影响,确定了泡沫蔓延理论模型的相关参数,推导了泡沫蔓延的一维蔓延模型和轴对称蔓延模型;分析了泡沫在热辐射作用下泡沫厚度的变化过程,得到泡沫厚度降低速率与辐射通量的量化关系,建立了耦合热辐射强度的泡沫厚度降低速率计算方法。综合考虑泡沫灭火剂的作用量、泡沫蔓延及热辐射作用下的泡沫损失等因素影响,建立了可反映泡沫灭火作用效果的泡沫灭火反馈模型;基于该模型计算,泡沫灭火模拟装置可实现泡沫灭火剂作用下的火源综合反馈控制。(4)完成了泡沫灭火模拟装置总体方案设计,并进行了样机应用验证。设计了泡沫灭火模拟装置实验样机,明确了系统组成、功能,给出了泡沫灭火模拟装置中常驻燃烧器、主燃烧器、供气装置、泡沫收集器、泡沫测量装置和程序控制器等重要设备详细设计方案;基于火源等效模型和泡沫灭火模型给出了典型火灾场景的控制算例,编制了程序控制器中的火源控制核心程序。以飞机型泡沫灭火模拟装置为例,探讨了泡沫灭火模拟装置产品的工程应用。提出飞机型泡沫灭火模拟装置功能要求,并完成了飞机发动机火灾和刹车系统火灾的场景设计,形成了飞机型泡沫灭火模拟装置整套样机,并投入工程应用,填补了国内在本领域的技术空白。