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1. 引言
在我国碳达峰和碳中和目标的推动下，锂离子电池（LIBs）已广泛应用于电动汽车和储能电站。例如，2025年中国广东省新能源汽车产量达到101.61万辆。截至2025年底，我国新能源储能累计装机容量达到144.7 GW。锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、低记忆效应和环境友好等优势[1,2,3,4]。各种诱发因素，包括电气滥用、机械滥用、热滥用和固有的制造缺陷，都容易引发锂离子电池的热失控，并伴随大量能量释放 [5,6,7]。特别是在锂离子电池的化成、老化和容量分选过程中，以及成品电池存储车间内，大量高荷电状态（SOC）和高容量的电池单体、电池包或模组被密集存放 [8]。一旦锂离子电池发生热失控，火灾会迅速蔓延，伴随着温度急剧升高和大量有毒燃料费的释放。这些危险条件给消防救援行动带来了巨大挑战[9,10]。例如，2024年韩国发生了一起锂离子电池火灾，涉及连续的电池爆炸，持续时间超过5小时，最终导致23人死亡和8人受伤。在中国，各种标准如《建筑设计防火规范》（GB 50016）[11] 和《生产经营单位锂离子电池储存和使用安全规范》（深圳市地方标准）[12] 为锂离子电池储能系统的防火设计和安全管理提供了宝贵的指导。然而，仍需进一步开展详细研究，以探讨电池类型、电池容量、货架类型、货架间距以及消防设施参数等关键因素对火灾蔓延动力学和灭火策略的影响。事实上，由于安全风险高、实验成本昂贵、实际操作困难以及数据采集和监测的不稳定性，在锂离子电池储能场景中开展全尺寸火灾实验通常极具挑战性。
近年来，研究人员开展了大量的数值研究，以探究锂离子电池储能系统的火灾蔓延规律。例如，Huang等人[13]通过改变正极材料和环境温度进行FDS模拟，研究了18650型电池的火焰行为，特别是热失控在电池组间的传播速度。Xie等人[14] 采用FDS研究了锂离子电池（LIB）荷电状态（SOC）和货架间距对热失控蔓延的影响。研究发现，较低的SOC、适当的货架间距以及快速响应的自动喷淋系统能有效缓解火灾蔓延。Cui等人 [15] 基于真实仓库环境开发了电池包模型。模拟结果表明，初始电池包发生热失控后，火焰优先向上蔓延，并在19秒后影响到上方的电池包，而水平火焰蔓延与电池包间距强相关。利用多性向模拟，Mishra等人[16]证明了在锂离子电池大规模仓储运输过程中，托盘间隙存在一个临界阈值，超过该值后火灾蔓延将停止发生。Wang等人[17] 通过模拟分析探讨了环境压力对电池燃烧的影响。结果表明，高海拔地区的电池燃烧加速了高温区域的形成并提高了火灾蔓延速度，最终延长了火灾持续时间。Lou等人[18] 建立了集装箱式锂离子电池储能舱的1:1模拟几何模型，并研究了水雾喷淋系统的最佳参数，包括喷雾强度、雾锥角、喷嘴速度和水雾粒径，以优化安全设计和防火措施。
本文基于装有锰酸锂（LMO）电池的锂离子电池（LIB）储能货架的实际配置，进行了一系列LIB火灾模拟实验。研究了储能货架类型、LIB之间的水平间距以及货架之间的纵向间距对LIB火灾蔓延行为的影响，特别关注了热释放速率（HRR）、点火源上方的温度变化、货架顶部的温度变化以及相邻LIB箱体之间的热传递。此外，水雾系统被采用作为应对锂离子电池火灾的初始消防措施。通过讨论水雾液滴尺寸和喷雾锥角等关键因素，确定了在所研究情况下的最有效参数组合，从而为应急响应争取了关键的时间窗口。对于锂离子电池存储场景，我们的研究为进一步优化货架布局和安全设计、提升消防安全管理提供了理论参考。2. 材料与方法
2.1. 锂电池储运货架模型设计
如图图1所示，LIB箱在货架隔间内按规定水平间距排列。每个LIB箱包含3000节18650 LMO电池，每节电池的标称容量为1700 mAh，标称电压为3.7 V，初始SOC为100%，对应每个LIB箱的总标称能量为18.87 kWh。LIB箱的尺寸为0.8 m × 0.8 m × 0.4 m。货架尺寸为6.2 m × 1 m × 5 m，共6层，相邻层之间的垂直间距为0.8 m。货架结构由侧挡板和底层组成，使用密度为7850 kg/m³的冷轧钢建模3，比热容为460 J/(kg·K)，导热系数为45.80 W/(m·K)。表面发射率设定为0.95。每个侧挡板的总尺寸为0.2 m × 1.0 m × 5.0 m。底层总尺寸为1.4 m × 1.0 m × 0.2 m。热电偶安装在每个锂电池箱上方0.1 m处，用于监测火灾蔓延过程中货架各处的温度变化。水雾装置安装在每个锂电池箱上方0.15 m处，以抑制火灾蔓延。在实际存储中，锂电池箱下方的货架支撑层通常由空心金属丝网构成。
图1。锂电池储运架模型示意图（红框代表点火源）。
为了简化模型，支撑层被表示为穿孔金属表面，以允许燃料费在相邻层之间沿垂直方向流动，从而模拟实际情况。除最底层外，每个底部层都引入了尺寸为0.8 m × 1 m ×0.2 m的矩形开口，开孔率达57%。重要的是，图1中的红框被指定为点火源，代表第一个发生热失控的锂离子电池箱。红框的火源区域为1.92 m2温度监测点“A”位于点火源上方，而温度监测点“B”位于货架顶部。2.2. 数值模拟方法与参数设置
采用FDS软件模拟了不同锂离子电池火灾条件下水平和垂直方向的火灾蔓延过程，并评估了不同参数设置下水雾系统的灭火效果。所有模拟均使用FDS 6.9.1版本进行。计算域尺寸为9.7 m × 8.0 m × 6.4 m，被离散化为大量计算单元。四个侧边界和上边界被设定为开放压力边界，而地面和货架则被视为固体边界。这种布置允许气体通过开放边界离开计算域，同时环境空气进入。初始环境温度和压力分别设定为20 °C和101,325 Pa。基于质量、动量和能量守恒原理求解控制方程，以获得瞬态火灾流场、温度和组分浓度[19]。采用大涡模拟（LES）方法来解析湍流 [20,21]。通过Smokeview对模拟结果进行可视化，以展示火灾蔓延过程、温度分布以及水雾喷淋效果。
LIB由正极、负极、隔膜、电解质及其他复杂组件组成。由于存在众多且复杂的燃烧反应，难以直接定义反应参数或选择特定的反应机理进行数值模拟。在本研究中，采用了一种简化方法，即规定HRR [22]。LMO电池箱的HRR曲线是根据Xie等人[报告的数值结果定义的。14]。采用混合组分燃烧模型来考虑火焰的热效应，而未考虑烟气和燃料费产物的浓度[18]。总模拟时间设定为200秒，其他锂离子电池箱的着火温度设定为120°C[23,24].
水雾系统的喷嘴流量为60.0 L/min，颗粒速度为10 m/s。研究的液滴尺寸范围为50 μm至200 μm，喷雾锥角范围为50°至80°。采用了单分散液滴假设，即在给定条件下，所有喷射的液滴均被赋予规定的尺寸。注入的计算颗粒数量设定为5000个颗粒/秒。在LIB箱上方共布置了30个水雾喷嘴，每个喷嘴位于LIB箱中心上方0.15 m处。喷嘴激活温度设定为65 °C，响应时间指数为50 (m·s)1/2喷嘴激活采用了单次扳机逻辑。一旦激活，喷嘴将在剩余的模拟周期内持续喷射。
需要注意的是，本研究考虑的锂离子电池（LIB）存储场景中，并未对预测的热传播行为和水雾抑制性能进行直接的实验验证。定量结果应被视为在特定LIB存储场景和边界条件下基于模型的预测，而非普遍适用的设计标准。此外，一旦LIB箱被激活，其热释放速率（HRR）将遵循预设的时间相关HRR曲线，且不会因水雾喷淋而动态降低。因此，上述温度降低主要代表了周围热环境的冷却以及热暴露和热失控传播的缓解，而非对已激活LIB箱内部产生热释放速率的直接抑制。2.3. 网格设置与灵敏度分析
根据FDS网格计算公式（公式(1)），合理的网格尺寸应确保位于特征火焰直径的1/4至1/16之间[25,26]，以保持模拟精度。采用0.1 m、0.12 m、0.15 m、0.18 m和0.2 m的网格尺寸进行网格灵敏度分析。相同火灾条件下五种网格尺寸的HRR曲线如图图2a所示。网格尺寸为0.12 m、0.15 m和0.18 m的曲线在火灾发展初期表现出相似的HRR演变过程。然而，150秒后，0.12 m的结果开始偏离另外两条曲线。此外，0.1 m和0.2 m网格曲线的偏差更为明显。图2b显示了不同网格尺寸下点火源上方的温度变化。温度曲线呈现出快速上升，随后在高温度水平下出现波动。对于0.15 m的网格，与其他曲线相比，温度曲线保持相对稳定。0.1 m、0.12 m、0.15 m、0.18 m和0.2 m网格的峰值温度分别为1232.0 °C、983.1 °C、1468.5 °C、1266.7 °C和1408.0 °C。结果表明，瞬态温度变化取决于网格尺寸，特别是在火灾发展的剧烈阶段。图2c展示了在不同网格尺寸下，水雾激活时紧邻点火源上方的LIB箱温度变化情况。对于0.15 m网格，紧邻LIB箱上方的水雾系统在38秒时被激活。它对水雾激活后的温度响应提供了相对稳定的预测。温度急剧下降，并保持在相对稳定的状态，没有明显的温度波动。考虑到计算效率和网格分析结果，本研究选择了0.15 m的网格尺寸，总计148,135个网格单元。计算值为为12，处于4–16的推荐范围内。[Math Processing Error]D*δx
[数学处理错误]D*=Q˙ρ∞cpT∞g25, 4≤D*δx≤16
其中D*代表特征火灾直径（m）；代表火源的热释放速率（kW）；[Math Processing Error]Q˙ρ∞是空气密度，取值为1.2 kg/m; 3cp是空气的比热容，取值为1.014 kJ/(kg·K)；T∞是环境温度，取值为293 K；g是重力加速度，取值为9.8 m/s; 2δx代表网格尺寸(m)。
图2。 () HRR对比；() 点火源上方的温度变化；() 不同网格尺寸下，水雾激活后点火源相邻LIB箱上方的温度变化。) temperature variations above the ignition source; (c) temperature variations above the LIB box adjacent to the ignition source after water mist activation under different grid sizes.3. 结果与讨论
3.1. 不同存储货架类型的火灾蔓延特性
三种常见的锂电池储运货架，即无侧挡板货架、有侧挡板货架以及有侧挡板且底部穿孔的货架，被选作研究对象。图3展示了点火源电池发生热失控后50秒、100秒、150秒和200秒时不同货架类型的温度分布切片。橙色和红色区域代表高温区，在图3a中对应的温度范围为1200–1500 °C，在图3b,c. 对于没有侧挡板的货架，由于缺乏物理屏障，火焰优先沿水平方向蔓延，导致同一货架上的锂离子电池（LIBs）温度迅速升高。随着时间推移，热量向上蔓延，逐渐影响到上层货架的锂离子电池。随着温度升高，热辐射成为主要的热传递方式，加速了火势向上蔓延。到200秒时，所有锂离子电池箱都被火焰吞没。此时，测量到点火源上方和货架顶部的温度分别为1216 °C和973 °C。此外，热释放速率（HRR）达到了6.01 × 104kW。对于带有侧挡板的货架，火焰优先沿垂直方向发展，因为侧面障碍物抑制了火焰的横向蔓延。在喷射出的锂电池箱产生的不稳定喷射火焰和高温有毒气体的驱动下，热量迅速向上传播。由于锂电池持续燃烧，左右两列锂电池箱的温度不断升高。在200秒时，热释放速率达到2.40 × 104kW。共有18个锂离子电池箱发生热失控。对于带有侧挡板和穿孔底层的货架，在0–100秒期间，穿孔结构使得火焰和高温燃料费能够无阻碍地向上蔓延，导致货架顶部温度迅速升高。在100–200秒期间，受天花板射流效应驱动，热量沿货架顶部水平传递，影响了存储在同一层的锂离子电池箱。在200秒时，热释放速率达到2.09 × 104kW。与另外两种货架条件相比，在200秒的模拟中，带有侧挡板和穿孔底层的货架导致同时受热失控影响的锂电池箱数量最少。因此，选择合适的货架类型可以有效抑制火焰蔓延速度，减少受热失控影响的区域，为启动各种火灾应急响应措施争取宝贵时间。
图3.不同时间发生热失控的LIB箱温度剖面切片，分别位于：()无侧挡板的货架；()有侧挡板的货架；(）带有侧挡板和穿孔底层的搁板。) the shelf with side baffles; (c) the shelf with side baffles and perforated bottom layers.3.2. 不同LIB箱水平间距的火灾蔓延特性
适当的水平间距可将热传递限制在局部传播路径中，并限制热传播至相邻电池箱。图4a展示了水平间距为0.4米、0.6米和0.8米时发生热失控的锂离子电池箱的热释放速率曲线。100-200秒期间的热释放速率和平均热释放速率增长率汇总在表1中。如图所示图4在火灾初期发展阶段，三种水平间距的热释放速率（HRR）曲线几乎重合。然而，0.4米和0.6米水平间距的HRR曲线保持快速上升趋势，对应于热释放剧烈的火灾快速发展阶段。在100–200秒期间，0.4米和0.6米水平间距的平均HRR增长率分别为97.0 kW/s和67.2 kW/s。相比之下，0.8米水平间距的HRR曲线呈现出三个明显阶段，即急剧上升、相对稳定期和随后的下降期。这与火灾增长阶段、稳定燃烧阶段和火灾衰减阶段相一致。在100–200秒期间，0.8米水平间距的平均HRR增长率为26.1 kW/s，低于其他间距。值得注意的是，在125–150秒期间，HRR增长率降至仅3.6 kW/s，此后变为负值。0.8米水平间距的HRR曲线呈现出三个明显阶段，即急剧上升、相对稳定期和随后的下降期。这与火灾增长阶段、稳定燃烧阶段和火灾衰减阶段相一致。在100–200秒期间，0.8米水平间距的平均HRR增长率为26.1 kW/s，低于其他间距。值得注意的是，在125–150秒期间，HRR增长率降至仅3.6 kW/s，此后变为负值。图4b显示了在不同水平间距下，点燃的锂离子电池箱上方测得的温度变化。在前40秒内，三种间距下点燃的锂离子电池箱上方的温度相似，因为火灾被局限在点火源附近，受水平间距的影响较小。40秒后，点燃的锂离子电池箱上方的温度呈现波动上升趋势。这可归因于锂离子电池箱在热失控后持续燃烧，以及由此产生的热辐射作为主要传热模式，这一点已由点火源上方锂离子电池箱底表面的热通量所证实（图5）。底部表面接收来自点火源的向上热传递。在0–200秒期间，辐射热传递占总热传递的89.3%、89.5%和89.6%。此外，在同一时间段内，较大的水平间距导致点燃的锂离子电池箱上方温度较低。例如，在115秒时，水平间距为0.4米、0.6米和0.8米时的温度分别为936°C、825°C和686°C。紧邻顶部锂离子电池箱的侧面被选为代表性表面。图6显示了在200秒模拟期间该表面的辐射和对流热通量。在热传播阶段，辐射热通量始终高于对流热通量。这表明辐射热是向相邻锂离子电池箱传递热量的主要途径。随着间距从0.4米增加到0.8米，热通量呈现出明显的衰减趋势。例如，在0.4米、0.6米和0.8米水平间距下，200秒内的辐射热通量积分分别为585.8 J/m2，355.8 J/m2，和98.40 J/m2，分别为。在0.8米的水平间距下，200秒内的辐射通量占总放热量的99.5%。这表明，增大水平间距以缓解热失控蔓延，主要是通过减少相邻锂离子电池箱之间的辐射热传递来实现的。这些结果表明，增加水平间距可以有效降低整体放热强度并抑制火灾增长速率，从而减轻整体火灾严重程度。
图4。 () 发生热失控的锂离子电池箱的热释放速率曲线；() 水平间距为0.4米、0.6米和0.8米时，点燃的锂离子电池箱上方的温度变化。b) temperature variations above the ignited LIB box for horizontal spacings of 0.4 m, 0.6 m, and 0.8 m.
图5。水平间距为（）0.4米、（）0.6米和（ %%）0.8米时，点火源上方锂离子电池箱底表面的热通量。（) 代表性表面的示意图（红圈标出）。) 0.6 m, and (c) 0.8 m. (d) Schematic of the representative surface (circled in red).
图6。水平间距为（ 紧邻顶部锂离子电池箱侧表面的热通量）0.4米、（）0.6米和（ %%）0.8米时，点火源上方锂离子电池箱底表面的热通量。（) 代表性表面的示意图（红圈标出）。) 代表性表面的示意图（红圈标出）。c) 0.8 m. (d) Schematic of the representative surface (circled in red).
表1。100–200秒期间，不同水平间距下锂离子电池火灾的热释放速率（kW）和平均热释放速率增长率（kW/s）。
3.3. 不同纵向货架间距的火灾蔓延特性
在实际的锂电池储能场景中，货架沿纵向排列成多排。合理的纵向货架间距可直接决定热失控后火焰蔓延至相邻货架的可用时间。图7展示了相邻货架（指定为货架2）顶部在0.8米、1.2米和1.5米纵向间距下的温度变化。在0.8米的纵向间距下，货架2顶部的温度急剧上升，并在100秒时达到峰值。相比之下，在1.2米和1.5米的纵向间距下，温度快速上升的起始时间明显延迟。在数值模拟中，锂电池箱的起燃温度设定为120°C。对于0.8米、1.2米和1.5米的纵向间距，货架2顶部的温度分别在43秒、75秒和87秒超过120°C。为了评估扳机温度的影响，通过将扳机温度提高到140°C和160°C进行了敏感性分析，总结如下表2在140°C和160°C的扳机温度下，相邻货架的蔓延时间分别为：货架间距0.8m时为45s和47s；货架间距1.2m时为78s和81s；货架间距1.5m时为90s和94s。蔓延时间的小幅变化与预设热失控激活前瞬间的温度快速上升有关。对于0.8m、1.2m和1.5m的纵向货架间距，温度快速上升分别始于约40s、70s和85s，平均升温速率分别为18.6°C/s、13.8°C/s和9.随后5秒内以8 °C/s的速率升温。一旦LIB箱进入快速升温阶段，达到更高扳机温度所需的时间相对较短。更重要的是，纵向货架间距对热失控蔓延的影响在所有三个扳机温度下保持一致。图8展示了在1.5米纵向间距下90秒时的火灾蔓延行为。在90秒时观察到2号货架起火，这进一步证实了预测的火灾蔓延过程。因此，增大纵向货架间距可以延迟相邻货架上锂离子电池箱的着火，从而减轻相关的火灾损失。
图7.纵向货架间距为0.8米、1.2米和1.5米时，热失控后相邻货架（指定为货架2）顶部的温度变化曲线。
图8.90秒时，从不同角度观察纵向间距为1.5米的火灾蔓延行为。（注：起火层标为1，相邻层标为2）。
表2。LIB箱热失控扳机温度的灵敏度分析。3.4. 水雾系统对锂电池火灾的抑制性能
3.4.1. 水雾的液滴尺寸敏感性
根据美国NFPA 750标准[27]，水雾被定义为99%累积体积（）的液滴尺寸小于1000 μm的喷雾。具体而言，I级水雾规定（v0.99）的液滴尺寸≤100 μm，（ %%）的液滴尺寸≤200 μm。由于高度雾化，它在火灾暴露期间表现出优异的实质性冷却和热缓解效果[]。如...所示v0.1图9，研究了50 μm、100 μm、150 μm和200 μm的液滴尺寸，以评估其灭火效果。v0.9图928,29a、b分别显示了点火源上方和货架顶部的温度变化曲线。在点燃的锂电池箱热失控驱动下，点火源上方的温度急剧上升，峰值达到417 °C。当温度达到水雾喷头的启动阈值时，安装在点火源上方的水雾系统在23秒时被激活，导致温度迅速下降。对于50 μm的液滴，温度下降最为显著，从417 °C迅速降至100 °C以下，并稳定在100 °C，波动极小。图9c展示了不同时间下50 μm液滴尺寸在货架上的温度分布，进一步证明了其卓越的冷却效果。相比之下，较大的液滴导致温度出现瞬时下降，随后出现大幅反弹和剧烈的温度波动。例如，对于200 μm的液滴尺寸，温度在10秒内短暂下降并反弹至390 °C，在随后的20秒内平均保持在267 °C。此外，由于不稳定的喷射火焰和火羽流，热影响随后向上延伸至货架，导致货架顶部温度升高。对于50 μm的液滴尺寸，货架顶部的水雾喷淋系统在56秒时被激活，这比其他较大液滴尺寸的激活时间更晚。延迟激活表明，在所研究的液滴尺寸中，布置50微米水雾系统能有效降低环境温度，抑制热传递，并减轻火灾初期对上层锂电池箱的热影响。与较大液滴相比，较小液滴对提升热缓解性能具有积极作用。这可归因于较小液滴具有更大的比表面积，且在接触火焰时蒸发过程迅速。蒸发过程可吸收大量热量并产生大量水蒸气，从而降低火焰区域附近的温度。同时，较大的比表面积能促进热传递并加速水蒸发速率，增强灭火效果[然而，尽管水雾在冷却和热缓解方面发挥了积极作用，但在200秒的模拟过程中，激活的锂离子电池箱内部的热失控反应并未终止。a,b showed the temperature variation curves above the ignition source and at the top of the shelf, respectively. Driven by thermal runaway of the ignited LIB box, the temperature above the ignition source increased sharply and reached a peak value of 417 °C. When the temperature reached the activation threshold of the water mist nozzle, the water mist system equipped above the ignition source was activated at 23 s, resulting in a rapid decrease in temperature. For a droplet with 50 μm, the temperature decreased most significantly, dropping rapidly from 417 °C to below 100 °C and stabilizing at 100 °C with minimal fluctuations. Figure 9c presents the temperature distributions on the shelf at different times for a droplet size of 50 μm, further demonstrating its superior cooling effect. In contrast, larger droplets resulted in a transient temperature decrease, followed by substantial rebounds and high temperature oscillations. For example, for a droplet size of 200 μm, the temperature briefly dropped and rebounded to 390 °C within 10 s, remaining at 267 °C on average within the subsequent 20 s. Furthermore, owing to the unstable jet flames and the fire plume, the thermal impact subsequently extended up the shelf, leading to a temperature increase at the top of the shelf. For a droplet size of 50 μm, the water mist spray system at the top of the shelf was activated at 56 s, which was later than for other larger droplet sizes. The delayed activation suggested that, among the investigated droplet sizes, arranging a 50 μm water mist system could effectively cool the ambient temperature, inhibit heat transfer, and mitigate the thermal impact on the upper LIB boxes during the initial fire stage. Compared with larger droplets, smaller droplets could have a positive effect on enhancing thermal mitigation performance. This could be attributed to a larger specific surface area and the rapid evaporation process upon contact with the flame for smaller droplets. The evaporation process could absorb a large amount of heat and generate substantial water vapor, consequently reducing the temperature near the flame zone. Meanwhile, the larger specific surface area could promote heat transfer and accelerate water evaporation rates, enhancing the fire suppression effects [30,31]. However, although the water mist exerted a positive effect in cooling and thermal mitigation, the internal thermal runaway reactions in the activated LIB box were not terminated during the 200 s simulation.
图9。点火源上方的温度变化曲线（）；（）在水雾液滴尺寸为50 μm、100 μm、150 μm和200 μm时，货架顶部的温度变化曲线；（）当水雾液滴尺寸为50 μm时，23秒、52秒、57秒和100秒时货架上的温度分布切片。) at the top of the shelf under water mist droplet sizes of 50 μm, 100 μm, 150 μm, and 200 μm; (c) temperature distribution slices on the shelf at 23 s, 52 s, 57 s, and 100 s when the water mist droplet size was 50 μm.3.4.2. 水雾喷雾锥角
合适的喷雾锥角决定了水雾的空间分布和火灾区域内的有效覆盖面积，这是提高灭火性能的最重要因素之一。如图所示图10当水雾喷嘴位于LIB箱上方0.15米处时，覆盖单个LIB箱的最小覆盖角计算为75°。因此，我们通过设置50°、65°、75°和80°的喷雾锥角，研究了喷雾锥角对灭火性能的影响，如图图10所示b. 随着喷雾锥角减小，由于喷雾覆盖不足，点火源上方的温度表现出更明显的波动和更强的反弹峰值。例如，在50°喷雾锥角下，水雾启动20秒内观察到四个超过300°C的反弹峰值，表明灭火不稳定。相比之下，在75°喷雾锥角下，点火源上方的温度在水雾启动40秒内从417°C迅速降至98°C，并在100°C左右波动，最终降至50°C以下。75°下的增强冷却性能o角度的提升可归因于对所有燃烧锂电池的充分覆盖，这促进了液滴与火焰之间的持续接触。然而，当角度增加到80°时，冷却性能的改善微乎其微，显示出边际效应。因此，75°的喷雾锥角被认为是锂电池箱架存储中最理想的喷雾锥角。
图10。 () 安装在锂电池箱上方的水雾喷淋系统示意图；（) 在50°、65°、75°和80°喷雾锥角下，点火源上方的温度变化曲线。b) temperature variation curves above the ignition source at spray cone angles of 50°, 65°, 75°, and 80°.4. 结论
本文基于实际货架存储场景，对LMO锂离子电池箱的热失控进行了数值模拟，以研究货架上存储的锂离子电池箱的火灾行为以及水雾系统的灭火性能。在所研究的条件和时段内，结论如下：
针对大规模锂离子电池（LIB）储能设施，我们的数值研究阐明了货架配置、存储布局和水雾系统参数对火灾蔓延及扑灭策略的影响，为理解这些参数的相对效应提供了基础，并为进一步的实验研究和防火设计研究提供了数值参考。后续工作将研究不同荷电状态（SOC）和电池类型下锂离子电池在水雾扑灭条件下的火灾特性，并进行专门的验证实验，以更好地反映真实的锂离子电池储能条件。
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