压缩空气泡沫灭火技术是近年来在国内外发展比较迅速的一种新型灭火技术,在扑救石油化工等火灾中有较多成功应用,随着跨障碍、大高度举高喷射灭火需求,压缩空气泡沫流体在消防长管道内的流变特性、压力梯度变化和流动特性及规律对管路系统的影响,是制约举高类消防车管路有效输送灭火材料的难题。因此,本文综合理论研究、数值分析与试验结果相结合的研究思维,探究压缩空气泡沫在管路中的流变特性,为压缩空气泡沫流动规律、过流管路压降及振动特性、长管路中的流动规律,以及泡沫喷射轨迹等流动特性提供理论基础与试验依据,为压缩空气泡沫在举高长管路的输送提供科学依据。为揭示压缩空气泡沫形态分布,掌握泡沫形态及微观结构图,采用显微镜对泡沫的演变进行记录分析,得出发泡倍数较高且均匀的泡沫结构的形成条件;基于能量守恒方程和假塑性幂律模型,以及雷诺数对摩阻系数影响,进而推导适用于压缩空气泡沫的本构方程及压力损失模型;根据单相流体输送管道振动方程,考虑泡沫的线速度,平均流速,研究泡沫流简支管道的振动方程并得到前两阶固有频率解,为工程应用减少由于共振而引起失稳提供理论方法。为优化设计符合试验台架和车载压缩空气泡沫系统的发泡装置,利用CFD-FLUENT数值模拟方法,从气液含量比、流速、压力分布等方面对比研究螺旋式发泡装置和挡板式发泡装置特点,优化设计发泡装置;采用PID闭环反馈控制,设计实现实时配比显示、自动调配以及自清洗功能的自控精准配比的泡沫发生系统,设计流量稳定精度高,压力波动稳定的泡沫发生系统,可以较好的实现不同配比的精准控制,为试验研究奠定基础。为得到不同混合液配比以及气液比下的流型分布,采用高速图像粒子采集系统对直管内泡沫流型分布进行研究,并对不同配比的泡沫进行观察及发泡倍数、泡沫粘度的测量,通过试验回归找出适合描述压缩空气泡沫流动特性的模型;基于稠度系数、流变指数,幂律流体模型,通过试验回归,分析压缩空气泡沫的压力损失模型及关键参数的相互关系,为有效揭示压缩空气泡沫的流变特性及压力损失规律提供理论方法。为实现大尺度消防管路的试验研究,自主开发并研制车载压缩空气泡沫系统,研究不同配比成型泡沫的流动特性;针对压缩空气泡沫在异型过流管路中的压力损失以及由于气液混合泡沫导致的管路振动情况进行研究,得出采用均相流方法计算的局部阻力压力损失,通过试验数据回归方式,得到测试控制阀的局部阻力系数,为零部件选型提供理论基础,为工程管路应用提供了基础振动测试数据及选型依据。为解决精确计算管路系统各环节的能量损失以及输送特性,引入流体动力学数值模拟方法,提出管路压力损失、强度及稳定性多因素多边界约束下的轻量化计算方法;针对灭火实战中压缩空气泡沫精准定位灭火位置的难题,建立基于外界环境射流轨迹的数学模型,采用龙格库塔数学解法得到压缩空气泡沫喷射轨迹理论预测模型,采用试验结合理论的方式,对喷射轨迹模型以及举高消防车喷射灭火进行验证,为压缩空气泡沫在举高消防车辆的实战应用提供理论依据。该论文中有图152幅,表38个,参考文献146篇。