机械排烟控制航母机库火灾烟气运动大涡模拟

航母机库火灾是影响航母安全的重要因素。为研究航母机库火灾防护与控制技术,采用低速气流运动控制方程组和湍流燃烧大涡模拟方法仿真分析机械排烟条件下航母机库油料火灾的蔓延与烟气运动规律。结果表明：针对本算例机库几何尺寸和油池火规模,机械排烟量介于300~600 m3/s,不仅会增高热烟气层高度、降低下层烟气温度,还会降低火源附近的热流密度;当机械排烟量不超过600 m3/s时,采用机械排烟对油池火蔓延的强化影响不显著;机械排烟使热烟气排出温度明显增加,选择风机需要考虑耐温要求。     

云南高海拔隧道火灾控烟风速优化研究

高海拔地区由于空气中含氧量比较低的原因火源燃烧容易产生大量烟气,烟气扩散的规律与能见度异于平原公路隧道。本文运用数值模拟的手段通过FDS软件分析云南高海拔地区大中山隧道发生火灾时的延期流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:纵坡隧道内火灾发生后,火灾烟气会受到火风压的影响向上坡蔓延,并阻碍烟气向下坡蔓延,烟气蔓延的不对称性对上洞口救援造成不利;高海拔地区隧道内火灾烟气蔓延速度明显快于低海拔隧道;高海拔单洞双向行车隧道发生火灾后,需要在高洞口施加控制风速措施,以减少火风压对烟气蔓延的影响。并得出当高洞口施加0.5m/s的控制风速时,烟气在前600s中可在火源点两侧近似形成对称分布,有利于从隧道两端进行救援与人员逃生。     

庚烷池火羽流热反馈效应理论分析和仿真研究

火焰羽流热反馈是火灾发生过程中能量传递的一种重要形式,是火势发展和蔓延的重要影响因素,具有重要的理论研究和工程应用价值。本文以开放空间庚烷油池火燃烧为例,在池火燃烧热平衡方程分析的基础上建立了火焰羽流热反馈简化模型,并提出了火羽流热反馈效应的计算公式;建立庚烷油池火CFD模型,对油池火的火灾特性参数以及火焰羽流热反馈效应进行仿真分析,对理论分析结果进行仿真验证。研究结果表明:1m2庚烷油池火燃烧过程中,由火羽流热辐射和热对流效应引起的油池质量损失率的变化约占总的质量损失率的53%和37%,是影响液体火灾发生发展的重要因素。     

封闭空间火灾烟气温度特性的数值模拟研究

封闭空间中火灾与一般开放空间中火灾具有许多不同的特点,运用火灾动力学仿真软件FDS,研究了不同油池尺寸下庚烷池火的烟气温度特性。结果表明：在封闭空间中,烟气可以分为上部温度较高的浓烟气层和下部温度较低的稀烟气层,分层高度大约在距地板0．25m高度处;油池尺寸越大,烟气温度越高。当油池大小为0．2m×0．2m时,烟气温度能到达450℃,对人员和舱室结构都有非常大的危害。封闭空间烟气温度分布,同一水平面基本相同,在竖直方向,浓烟气层温度分布呈均匀梯度分布;烟气蔓延存在传热传质,其热量传递以对流传热为主。     

舰船机舱火灾烟气自然充填特性模拟实验

在舰船机舱缩尺模型中开展一系列油池火实验,对3种尺寸柴油池火产生的烟气自然充填特性进行研究。为了解无通风条件下舰船机舱内的烟气运动过程,实验中对舱室内的温度分布、气体浓度以及能见度等关键参数进行测量。实验结果表明:舱室内的温度较低,且在竖直方向上不存在分层现象;舱室顶部区域烟气中的氧气浓度很低;舱室内能见度随着火源直径的增大而降低,当油池直径为0.3 m时,能见度迅速下降至2 m左右。     

机械排烟时补风口高度对竖直单开口舱室火灾烟气特性的影响

[目的]为合理制定舰船竖直单开口舱室火灾的排烟战术,提高排烟效率,[方法]通过搭建全尺寸火灾实验平台,对竖直单开口舱室的火灾烟气特性进行研究。通过设置不同的开口高度,对负压排烟时的火源燃烧速率、舱室能见度及温度进行测量与计算。根据实验测得的火源热释放速率,使用火灾动力学模拟软件(FDS)对实验及仿真舱室温度峰值进行对比分析。[结果]结果显示,机械排烟时补风口高度应设置在总高度约1/2处,在此高度下舱室能见度及温度下降速度更为迅速。[结论]所做研究对于竖直单开口舱室火灾的机械排烟战术制定具有一定指导意义,同时也证明了在此种火灾条件下采用FDS进行模拟的可信性。     

强制送风条件下舱室内池火的大涡模拟

利用烟气运动的大涡模拟方法和空间火蔓延与液体燃料受热蒸发相互作用,探讨了舱室内池火受强制送风条件的影响,计算出的火灾释热率、室内烟气温度、墙壁温度、烟气组分浓度和地面热流密度随时间的变化与试验符合。当排烟出口面积小时,尽管其位置低,强制送风使得排烟口处不会出现空气卷吸,送风不足时,送风口附近氧气浓度明显比其他区域高,火焰偏向送风口,此处顶棚和侧墙的壁面温度比其他位置要高。     

烟囱热排烟对舰船甲板风下洗影响的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究迎面来风条件下、烟囱热排烟对舰船甲板风下洗气流的影响,得到舰船飞行甲板上空下洗与航向、横向速度随时间的变化。较无热烟气排出,热排烟使飞行甲板上方的下洗速度时均值减小,其脉动幅度增加;飞行甲板上距离机库门相同的位置上,越靠近首尾对称面,热排烟对下洗速度的影响越大;越靠近舰尾区域,热排烟对飞行甲板风下洗速度的影响越小。     

烟囱热排烟对舰船甲板风下洗影响的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究迎面来风条件下、烟囱热排烟对舰船甲板风下洗气流的影响,得到舰船飞行甲板上空下洗与航向、横向速度随时间的变化。较无热烟气排出,热排烟使飞行甲板上方的下洗速度时均值减小,其脉动幅度增加;飞行甲板上距离机库门相同的位置上,越靠近首尾对称面,热排烟对下洗速度的影响越大;越靠近舰尾区域,热排烟对飞行甲板风下洗速度的影响越小。     

船舶大舱室油料火灾温度场特性及冷却压制研究

以仿真和试验为研究手段,对船舶超大空间内油池火的燃烧特性进行系统研究,结果显示,火灾发生时烟气沉降速度、温度上升速度非常快,灭火行动最好在2min内展开。同时,利用试验方法分别对多功能水枪和泡沫灭火系统的灭火效果展开研究。研究发现,使用多功能消防水枪对10m^2以内的油火进行控制时,灭火进攻的角度和开花水枪的使用对灭火效果有着直接影响,其中以同侧对角进攻的效果最佳,仅仅用时20 s就扑灭了10 m^2柴油火;而泡沫系统的灭火效率非常高,约20 s就很好地压制了14.6 m^2的油火灾,在30 s时彻底扑灭。这些研究结论可直接用来指导船舶大空间火灾的扑救工作。