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。     

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。     

有通风弹药舱角落火灾初期温度特性

为掌握有通风的弹药舱室内较隐蔽处火灾的初期温度特性,从而为其早期探测提供指导,采用数值方法对一典型弹药舱室内4种典型火灾增长系数的角落火灾进行模拟。通过对舱室内各温度探测器位置处的数据分析发现,在通风影响下,位于通风下游的温度测点所能达到的最高温度值明显高于其对应通风上游的测点,最大温差可接近10℃以上;尽管火灾产生的热烟气最先影响的还是其正上方距离最近的温度测点,但位于火源所在上方的通风下游测点会最先达到50℃;火灾高温区域主要集中在舱室通风下游,远离火源的通风上游区域在很长时间内难以受到火灾高温热烟气的影响。     

气体FPSO上部模块火灾场景数值分析

针对火灾情况下的温度变化问题，以气体FPSO平台为例，选取该海域常见海况，研究不同风速、风向下的喷射火模拟。采用基于流体动力学（CFD）的火灾动态模拟（FDS）软件进行喷射火模拟，研究喷射火场景下平台上部模块的火场及温度场分布规律，并探寻不同风速、风向对火场的分布规律影响。对火焰形态进行研究发现，火焰沿风向飘移，当喷射火为垂直喷射火时，火焰作用于甲板上的面积与风速大小成反比。对温度场进行研究发现，温度场的分布与火焰的分布规则基本一致，甲板上的高温区域位于泄漏口上方甲板顺风向的位置，且风速越大，高温区域距离泄漏口在甲板投影的位置越远。由于风速大会加快结构与外界的热交换，因此，风速越大，甲板上的温度场面积越小，最高温度越低。模拟结果对于气体FPSO上部模块发生喷射火灾时的消防与救灾抢险具有指导意义。     

火灾场景下船舶舱室结构动态热力响应分析研究

船舶舱室发生火灾时,人员和财产安全、船舶结构及生态环境等都会受到严重威胁。论文基于Smagorinsky亚格子模式的大涡模拟模型和非线性有限元显式动态算法,开展火灾场景下船舶结构动态热力响应的研究。通过自编温度载荷映射程序,实现了现有的火灾模拟软件与有限元软件之间的数据传递。考虑到环境温度在时间和空间上分布的非均匀性和高温下钢材性能的折减,提出了一种用于求解火灾场景下船舶结构动态热力响应的方法。通过算例分析验证了该方法的可行性,可为船舶结构安全性评估和抗火设计提供参考。     

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。     

浓烟烈火不可怕

<正>1.防火安全教育要常抓不懈大量的火灾事例表明,火灾发生的直接原因有70%以上是由于人们的不安全行为、操作和无知等所致。从用工情况分析,港口、装卸、船舶运输、船舶修造企业大量使用外用工、农民工,这类用工人群中,由于文化水平偏低、消防安全教育缺乏,相对来说其消防安全意识比较淡薄、消防安全知识较差、火灾情况下的应变能力不强,因此对这类人群要重点加强消防安全教育培训。对于已经教     

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。     

船舶封闭空间的火灾模型研究

由于船舶自身空间狭小,通气性能差,且舱体内部存在燃油等大量易燃物品,因此当船舶发生火灾时会造成巨大危害。传统的针对地面封闭建筑的火灾模型无法正确预测火灾的蔓延速度和熄灭时间,因此需要对船舶封闭空间建立火灾模型。本文使用实验舱体建立实验系统,并确定火源及质量损失速率、温度、气体组分等测量方法。通过对参数的分析,建立了火灾状态模型,并可以精确预测火灾的熄灭时间。     

小火灾里的大教训

前几年,我在一艘远洋船上任职三副,经历了一次小火灾,虽然是小火灾,但是印象深刻、至今难忘。     

集热罩补偿与顶棚超距应用效果试验研究

搭建集热挡水板补偿顶棚超距试验平台,实验研究喷头溅水盘距顶棚一定高度时不同火源功率及火源位置对集热罩的集热效果的影响规律。共设计了16种试验工况,比较同一集热罩各点处(集热罩内、外、上)温度变化规律。结果表明,当火源位于集热罩正下方时,集热罩内温度几乎相同,温度均高于集热罩上部及集热罩外部的温度,集热效果明显,能够补偿顶棚超距的作用,集热罩的集热效果随火源功率的增加而愈加明显。当火源不在正下方时,集热罩集热效果基本失效,还会在一定程度上影响集热罩内热量的积累,进而影响喷头动作。     

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。     

高温地区大体积混凝土固化过程中温度场的模拟分析及试验验证

大体积混凝土温度场的数值模拟对制定施工策略至关重要,而目前针对高温地区大体积混凝土温度场的模拟方法研究较少。文章以高温地区施工的大体积混凝土方块为研究对象,采用数值模拟与原型监测相结合的方法,开展了高温地区大体积混凝土固化过程中的温度场模拟方法研究,提出了相应的数值模拟方法及关键参数的选取建议。研究表明:高温地区大体积混凝土温度场模拟时,水化热应以不同时间点水化热量的差值作为水化热生成率进行施加;降低混凝土表面的放热系数,模拟得到的混凝土最高水化热温度略有增加,但幅度不大;水泥最终水化热量取值增加,可明显提高模拟结果中混凝土的温度值,进行高温地区大体积混凝土温度场模拟时,应扩大最终水化热量取值,方可使温度模拟结果与原型观测结果统一。     

舰船狭长空间电缆火灾热流场特性数值研究

为研究舰船狭长空间内电缆发生火灾后的热流场特性规律,建立适用于狭长空间的火灾计算数学物理模型。对控制方程组进行简化和变形,用数值程序求解,得到狭长空间电缆火灾发生后烟气蔓延特性规律,舱内温度场分布以及随时间的变化,不同位置的火灾特征参数变化的差异性,以及典型工况下特征参数的阈值;探讨设备发热对火灾热流场的影响。通过分析火灾热流场特性变化规律,为狭长空间火灾探测设计提供参考。     

船舶舱室油池火灾下甲板板架剩余极限强度分析

基于大涡模拟算法,使用FDS火灾动力学仿真软件模拟舱室火灾,将环境温度映射至结构有限元模型。考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法计算甲板板架在火灾发展过程中的动态热力响应。基于显式动态算法研究板架轴向压缩时的高温剩余极限强度,并分析结构失效模式。计算结果表明,高温环境下的板架受到轴向压缩载荷时,由于横梁间加筋板发生崩溃而达到极限状态,且油池中心位于横梁间时更偏于危险;火灾发生前期,板架高温剩余极限强度衰减较快,后期趋缓。这项研究可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。     

潜艇狭长空间下火灾烟囱温度场特性分析

潜艇有其独特的结构,其舱室狭小,易燃物多而集中,热量不易散发,加之艇体钢结构,火灾危害性很大.为了研究潜艇狭长空间下火灾烟囱温度场特性,建立了潜艇火灾烟气流动的数学模型和物理模型.采用场模拟计算的方法,利用Phoenics软件对该模型在不同烟囱开口尺寸条件下的火灾烟流进行了数值模拟.给出了不同开口尺寸下火灾烟气温度场的横向和纵向的分布,以及烟囱顶部温度随时间变化的趋势,并分析了烟气温度场随烟囱开口尺寸变化下的发展情况.     

大型舱室水幕防火分隔效果仿真计算研究

通过对大型舱室水幕分隔在不同水幕厚度、喷水速度、水珠直径和水幕流量下火灾烟气流动及传热过程进行系列模拟计算,得到了大型舱室起火后和火灾过程中,空间温度、烟气流动随时间和空间的变化规律。分析了影响水幕对火焰及烟气阻碍作用的主要因素,以及水幕分隔的防火效果,并对仿真计算结果与试验结果进行了对比分析。     

高温及油气爆炸载荷作用下FPSO生活楼结构动态响应研究

以典型FPSO生活楼结构为研究对象,针对火灾后发生爆炸事故的工况,开展油气火灾爆炸下结构动态响应数值仿真研究,分析高温对结构抗爆性能的影响.在此基础上,研究规范规定的抗火标准下的FPSO生活楼结构抗爆性能,并绘制了结构抗爆性能P-I曲线.结果表明:生活楼结构温度较常温相对差值小于140℃时,在油气爆炸下生活楼结构损伤与常温下无明显差异;当温差接近600℃时,油气爆炸载荷下受火区域损伤变形远大于常温区域结构.通过绘制FPSO生活楼结构对应的抗爆P-I曲线可以快速、准确的评估生活楼结构的损伤情况.     

一种舰载导弹固体火箭发动机烤燃过程的数值计算方法

为了能够有效避免火灾中导弹固体火箭发动机着火爆炸的灾难发生、保存舰艇的生命力和战斗力,建立了一种舰载导弹固体火箭发动机烤燃过程的一维传热数学模型.该数学模型考虑了辐射换热、对流换热、导热和化学反应源项的作用.利用有限差分方法,通过数值计算得到了发动机的温度时间分布曲线、温度空间分布曲线和着火延迟时间.结果表明,火焰温度和火焰温升速率对发动机的着火延迟时间有显著影响;发动机的绝热层对外界火灾有好的隔热作用;快速热烤下,推进剂的着火首先发生在外表面上.     

航行海域海面温度与集装箱船火灾发生率的相关度

为探究航行海域海面温度与集装箱船火灾事故率的相关度,分析56起集装箱船火灾事故的发生海域和产生原因,结合当前集装箱船交通流分布情况,认为航行海域的平均海面温度与集装箱船火灾事故率正相关,归纳出集装箱船火灾事故高发海域,提出预防措施:全面了解航行海域海面温度分布及变化情况,警惕高温海域;掌握集装箱货物堆场存放情况,确保受载货物无不良情况;检查受载货物信息,确保货物适运;制定"集装箱货物黑名单"计划,重点关注特殊货物。