导弹意外点火火灾特性数值分析

为掌握导弹意外点火的火灾特性,采用标准k-epsilon模型,运用计算机软件对不同位置火源点的弹药舱进行三维建模,通过计算及仿真的形式再现火灾场景,获得被研究弹药舱内各探测点处温度、压力以及烟雾质量分数等参数的实时数据、参数变化规律等,掌握被研究弹药舱导弹意外点火火灾特性规律。     

舱室消防预案数值模拟设计及实现

为提高水面舰船消防预案的有效性,针对制定舰船消防预案的需求,设计了具有工程实用性的数值模拟方案,并以某一主机舱所处防火主竖区为典型案例,采用火灾动力学场模拟方法,模拟起火舱室及相邻舱室采取灭火措施后的舱内烟气温度、舱壁和顶壁温度、CO气体浓度、能见度等参数随时间的变化,并分析火灾对扑救人员的威胁以及灭火措施对火灾控制的影响。实例计算表明,及早发现初火并正确操作至关重要,没有控制住且进一步发展的火灾,机械通风状态对舱内火灾早期烟气运动的影响较大,舱壁喷水冷却对降低舱壁温度效果明显,但封舱灭火后需要较长时间才能达到安全状态等。数值模拟结果对进一步细化消防预案具有重要意义。     

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。     

弹药舱内发动机意外点火泄压排气的数值模拟

采用CFD方法对弹药舱中固体火箭发动机意外点火后的燃气流场进行数值模拟,分析意外点火的发动机质量流量、弹药舱排气面积等因素对舰船弹药舱内压力场、温度场变化规律以及泄压排气口附近气体流量和温度的影响,揭示了导弹意外点火后,弹药舱泄压排气过程中舱室压力温度变化规律,为弹药舱的排气装置的设计提供设计参考。     

有通风弹药舱内慢速火灾特性数值研究

为掌握有通风的弹药舱室内火灾初期特性,从而为火灾早期探测提供指导,采用数值方法对舱室内不同位置的慢速火灾进行模拟。通过对各温度和烟雾探测器位置处的数据分析发现,在通风影响下,慢速火灾时各测点的输出值均较小,短时间内不易达到通常的报警阈值;舱室内通风下游的探测器更易受火灾影响,而且靠近回风口一侧的火灾热烟气在不断累积后沿着舱室边沿向通风上游逐渐扩散。     

移动式风机在舰船火灾烟气控制模型舱中的应用试验

建立舰船火灾烟气控制模型舱,针对移动式风机在正压送风时距离火源不同位置、风机仰角不同工况下,试验分析火灾烟气温度、能见度及CO浓度在空间和时间上的变化规律,结果表明,正压送风在防止烟气溢流的同时,可有效排出舱室内烟气,降低舱内温度,提高火场能见度。移动式风机在距离着火舱室门口1.5 m处,且风机仰角为20°时,能最大限度地封堵烟气的溢流。     

舱内爆炸载荷作用下舱壁板的动力响应分析

为研究具有不同边界条件的舱壁板在爆炸载荷作用下的动力响应,采用通用有限元软件Abaqus建立完整的舱室结构模型和几种舱壁板模型。运用解耦的方法得到舱内爆炸时作用于舱室各舱壁上的压力时间历程,将该压力载荷作用到舱室各舱壁上得到其动力响应,比较各种模型的计算结果。结果表明:对于舱壁板模型,释放舱壁板4边的3个转角自由度约束、保留3个位移自由度约束是最合理的边界条件;舱壁板的长宽比对舱壁板中心位移有较大的影响;释放舱壁板4边的转角自由度约束对舱壁板中心位移的影响较小,转角自由度约束对舱壁板变形拟合函数的影响较为明显。所得到的数值计算结果可为相关研究提供参考。     

LNG船液舱晃荡数值模拟

为了研究船的液舱晃荡问题,基于CFD软件Fluent,计算、分析了LNG实船液舱内液体的三维晃荡特性.首先通过与试验数据的比较,验证了三维数值模型的正确性,分析了网格等要素对监测壁面压力的影响.其次通过数值模拟,分析了舱长变化对液体晃荡的影响,说明了三维研究的必要性.最后对LNG船的液舱晃荡进行了三维数值模拟.结果表明,数值计算模型可行,能准确揭示晃荡中的各种现象.     

基于FDS的船舶货物转运通道火灾模拟研究

为明确船舶货物转运通道内火灾的蔓延特性,利用FDS(Fire Dynamic Simulator)火灾模拟软件建立某船货物转运通道数值仿真模型并进行模拟仿真。根据仿真结果分析该通道内发生火灾时烟气的扩散情况,研究该区域温度及能见度的变化规律,获得通道内温度及能见度超出人员承受范围的时间。研究结果可为船舶发生火灾后人员疏散策略及消防预案的制定提供指导和理论依据。     

舰船弹药舱喷头压强对降温效能的影响

为研究喷头初始压强对舰船弹药库喷淋降温效能的影响,用Fluent软件对火箭发动机意外点火后舱室内的流场进行数值模拟仿真,计算得到舱室内流场的分布;基于DPM离散相喷雾降温模型耦合计算,得到不同初始喷头压强下特征位置的温度和水蒸气质量分数等反映降温效能的实时数据;同时用试验方法对不同压强下的喷头性能进行测试,测量不同压强下的流量、雾滴粒径分布和速度,得到喷头压强对降温效能影响的变化规律,分析初始压强影响降温效能的原因,为舰船弹药舱喷头压力应用设计提供理论依据。     

冲击波和破片联合作用下舱段毁伤效应分析

为了研究冲击波和破片联合作用下船舶舱段的毁伤效应,首先在ANSA中建立舱段的有限元模型,设定材料模型、模拟舷侧破口、建立战斗部模型和耦合模型;之后在AUTODYN中对比分析了爆炸冲击波单独作用以及冲击波、破片联合作用2种情形下,船舶舱段的舱内爆炸载荷特性、舱室结构等效塑性应变及位移等数值结果的差异。结果表明：考虑冲击波和破片的联合作用时,冲击波压力曲线的前期趋势与冲击波单独作用下大致相同,但由于冲击波从破口发生泄漏,舱室内压力会较早达到准静态压力状态。同时,爆炸当舱的更多区域出现了大破口,毁伤主要表现为角隅大塑性变形以及边缘大面积撕裂,甲板和舷侧的最大位移和等效塑性应变也较冲击波单独作用大得多。     

小型邮轮极地环境下住舱舱室空气环境舒适性分析

针对冬季工况下国产小型邮轮极地环境下住舱舱室的气流组织，文章采用CFD软件对使用方形散热器、圆形散热器以及孔板散热器等不同通风末端布置方案的住舱舱室的气流组织进行计算仿真，研究得到了住舱舱室气流组织的温度、预测平均评价指标（PMV）、预期不满意百分数指标（PPD）以及风速等参数的仿真结果，经对比分析获得通风末端布置的最佳方案。并根据方案间的对比得知，在极地环境下，采用方形散热器或圆形散热器能够有效改善住舱舱室室内环境，提高人体舒适度。     

舰载导弹意外点火时舱室内喷洒抑制的影响研究

针对舰载导弹在舰船弹药舱中意外点火后,气体从排气通道中排出时,向舱室内喷洒抑制剂的影响进行研究;利用能量守恒和质量守恒方程,建立了导弹意外点火后向弹药舱喷洒抑制剂的排气过程微分方程;针对某弹药舱中导弹意外点火时喷洒抑制剂和不喷洒抑制剂2种方案,分别计算了舱室内压力、温度、排气速度和排气温度,得到了其变化规律,为某弹药舱安全防护方案的制定提供理论依据。     

三维弹性液舱晃荡数值模拟

文章建立了弹性液舱晃荡的数值计算方法。结构域采用有限元法进行离散,流体域的控制方程则采用有限体积法进行数值离散,结构域和流体域之间通过ALE法实现耦合。文中以31.6万吨VLCC实船的液舱简化模型为研究对象,基于MSC.Dytran对液舱内的晃荡载荷以及与弹性液舱的耦合作用进行了计算。首先将舱壁刚化,晃荡载荷与其它CFD计算结果进行比对,验证了计算方法的可行性及正确性。然后在此方法的基础上,模拟了三维弹性液舱内液体的晃荡,以研究外界激励、装载率等参数变化对晃荡载荷与响应的影响,揭示了弹性液舱内液体的晃荡特性。     

潜艇机舱舱底火灾模拟研究

以某舱底火为例,采用CFD模拟软件,设置潜艇通风工况,对潜艇机舱舱底火的发展过程进行模拟计算.研究遮蔽作用下火灾烟气流动、温度场分布特征、火焰蔓延等火灾特性,分析火灾发展对机舱舱壁的温度影响,总结出该舱室消防系统的设计建议.     

船舶舱室火灾通道烟气特性研究

有毒有害烟气是船舶火灾发生后最大的危害,对其控制和管理显得尤为重要,但目前相关的研究和应用较少,特别是火灾发生后如何消除烟雾和有害气体的研究更为缺乏。文章通过模拟舱室火灾试验,研究通道烟气的蔓延规律和温度分布情况,获得燃料的热释放速率曲线和质量燃烧速率曲线。通过通道布置的探测点得到了舱室火灾通道烟气运动规律及温度分布情况,为船舶消防损管系统设计中排烟风机的选用、布置、人员逃生和相关消防战术的制定提供参考。     

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。     

潜艇舱室内的火灾模拟及消防决策研究

目前研究火灾的模型由于不能很好地反映烟气的流动特性和温度场的分布,以及存在对非规则空间的局限性。采用GAMBIT对潜艇舱室非规则空间进行网格划分,运用N-S时均方程和双k-ε湍流模型对流场进行理论计算,结合燃烧化学反应为单步不可逆快速反应假设,对舱室内的火灾发展过程进行模拟。通过临界火灾发展和蔓延的临界时间制定消防决策。文章为潜艇的消防决策研究提供了一种实时可靠的研究方法。     

舰载导弹发射舱火灾数值模拟研究

舰载导弹垂直发射舱的热安全性始终是影响发射系统安全的一个最重要的因素,研究发射舱的火灾问题能够对导弹所处的热环境进行预估,从而为发射舱安全性的研究和设计提供理论依据。文中分析了舰载导弹共架垂直发射舱的火灾情况,并在此基础上建立了火灾数学物理模型。选取2种典型起始温度和2种典型火源进行了数值模拟计算,计算结果能够正确反映发射舱发生火灾时其内的温度—时间变化规律。研究具有工程参考和实际应用价值。     

狭小工作舱布局优化方法

针对狭小工作舱作业空间小、时间长、无舒适性的特点,提出一种基于人体疲劳特性的布局优化方法用来减轻肌肉疲劳。首先,利用实验所得人体上肢肌肉疲劳特性值,建立三维人体运动学模型。然后,以坐标变换的方法建立手指空间坐标求解思路,得到全局坐标系中不同位置的疲劳特性值,实现人体上肢作业姿势的生理参数化定义。同时,采用专家评价法与层次分析法相结合,确定待布物的人机权重。最后,以载人潜航器舱室为例,结合蚁群算法对载人潜航器舱内主控台进行布局设计,并采用JACK软件进行模拟验证。结果表明,此布局优化方法可以缓解载人潜航器操作员的疲劳,改善载人潜航器舱室的人机环境。