FPSO上部模块火灾场景结构响应分析

为保证FPSO上部油气处理模块的使用安全,使用FDS软件对FPSO的油气处理模块进行无风和斜风情况下的垂直喷射火模拟,并将温度数据导入ABAQUS软件中进行火灾情况下的结构响应分析,以探究环境风对于FPSO上部模块发生火灾的影响。研究表明：风会改变火焰作用于甲板上的位置及甲板上的温度分布,且当风为垂向结构外侧时,火焰会破坏上部模块的支撑柱,致使更危险的情况发生。     

FPSO池火灾分析

结合现役FPSO海洋平台,基于FDS软件,编写海洋平台上部结构池火灾模拟程序。对海洋平台上部结构在不同风速下池火灾的火焰形态进行对比,对温度场进行分析,并探究不同火场的热辐射通量分布规律。分析结果对海洋平台进行火灾风险评估具有一定的工程指导意义。     

FPSO上部模块爆炸场景模拟研究

为避免浮式生产储油卸油平台(Floating Praduction Storage and Offloading, FPSO)上部油气处理模块内部的油气处理管路设备泄漏后发生爆炸事故，采用FLACS软件对符合实际工作环境孔隙率的FPSO的油气处理模块进行三维建模，分别选取6种点火位置进行可燃气体爆炸的模拟，研究甲烷气体云在不同的点火位置时发生爆炸事故后果的影响。研究结果表明：气体云爆炸的点火位置位于结构中心时，爆炸超压产生的数值最大，且覆盖范围最广；爆炸对于第一层甲板的影响较小，且结构中心处的爆炸超压小于结构外侧的爆炸超压。     

LNG液舱翻滚事故时透气桅泄放后果定量分析

文章基于20000 m^(3)液化天然气(LNG)运输加注船采用火灾爆炸分析(FEA)方法基于DNG-GL PHAST软件对不同风速、风向、大气稳定度下透气桅泄放事件进行可燃气云扩散、火灾热辐射模拟研究。结果表明:风速和大气稳定度对可燃气云扩散有影响,在同一大气稳定度下,风速越大,50%可燃下限浓度(LFL)水平扩散范围越远,透气桅泄放造成的喷射火热辐射影响越大;在同一风速下,大气越不稳定,50%LFL竖直扩散距离越高,但喷射火热辐射影响距离一样。     

舰船动力系统排烟对甲板上方空间温度场影响的数值分析

[目的]现代舰船动力系统排出的高温烟气对甲板上方高精度电子设备可靠工作和舰载机等作业单元的安全起降等具有重要影响,因此开展这些方面的研究工作非常重要。[方法]利用Fluent软件对某型舰船甲板上方空间温度场进行数值计算。选取舰船航行的典型风向,针对4种不同工况分析高温排气走向、舰船上层建筑壁面温度分布及关键停机坪上方温度场分布。[结果]结果显示,在30°风向下,位于舰船上层建筑背风侧的1,2号停机坪总会受到高温烟气的影响,使得安全起降受到威胁;同时,在低风速情况下,上层建筑表面受到高温烟气影响的区域面积更大,最大可达73 m~2。[结论]研究建议舰载直升机应尽量避免在30°风向下在1,2号停机坪处起降,电子仪器设备的布置应尽量避开受高温烟气影响较大的区域。     

舱室火灾作用下甲板板架热力响应及防护性能研究

本文使用基于大涡模拟算法的火灾动力学仿真手段模拟实际舱室油池火灾场景，考虑环境与结构的对流辐射换热，以及板架初始缺陷和材料高温热力学特性，采用顺序热力耦合算法，对比侧向载荷作用下有和没有防火涂料保护的甲板板架热力响应，并计算分析防火涂料不同涂设位置对板架热力响应以及结构变形的影响。结果表明，甲板板架结构温度和热应力不会因为防火涂料的保护而改变分布规律，但其数值会明显降低；火灾下甲板板架结构应力主要受温度影响，侧向载荷影响次之；火焰上方板架无涂料保护的纵骨会在火灾持续时间内发生失效，而防火涂料保护下的结构基本一直处于弹性状态；防火涂料不同涂设位置对板架结构变形影响较大，其中纵向和横向构件的保护对抵抗板架变形起重要作用；涂料仅保护甲板板时，纵向和横向构件温度及应力会大于无涂料板架；防火涂料可以有效延迟结构屈服和形变，为火灾救援提供时间。本文研究工作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。     

舱室火灾作用下甲板板架热力响应及防护性能

文章使用基于大涡模拟算法的火灾动力学仿真手段模拟实际舱室油池火灾的场景,考虑环境与结构的对流辐射换热,以及板架初始缺陷和材料高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,对比侧向载荷作用下有涂料防护板架和无防护板架的热力响应,并计算分析防火涂料不同涂设位置对板架热力响应以及结构变形的影响。结果表明,甲板板架结构温度和热应力不会因防火涂料的保护而改变其分布规律,但数值会明显降低;火灾下甲板板架结构应力主要受温度影响,其次是侧向载荷;火焰上方板架无涂料保护的纵骨会在火灾持续时间内失效,而防火涂料保护下的结构基本处于弹性状态;防火涂料涂设位置的不同对板架结构变形影响较大,其中纵向和横向构件的保护对抵抗板架变形起重要作用;涂料仅保护甲板板时,纵向和横向构件温度及应力将大于无涂料板架;防火涂料可有效延迟结构屈服和形变,为火灾救援提供时间。研究工作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。     

FPSO火灾和可燃气体探测系统设计浅谈

火灾和可燃气体探测系统是FPSO安全系统的重要组成部分.以中国海洋石油总公司所属西江FPSO为例,阐述了FPSO火灾和可燃气体探测系统的组成结构,分析了系统中的各种探测器和报警设备的作用及特点,并对FPSO火气探测器的位置分布,系统的逻辑设计以及火气探测系统与FPSO其他相关系统的接口等进行了介绍.     

基于PHAST的CNG运输船装卸载过程气体泄漏后果评估

运用DNV PHAST软件模拟CNG运输船装卸载过程气体泄漏的扩散过程,以及对CNG运输船装卸载过程气体泄漏发生喷射火、闪火、蒸气云爆炸事故后果进行评价,选取最危险的工况对事故开展模拟,定量分析火灾的热辐射影响范围和爆炸冲击波的超压影响范围。针对模拟结果,提出一些CNG运输船舶装卸货物时的预防措施以及CNG接收站周边设施建设的相关建议,进而提高CNG运输船的安全性和运行的可靠性。     

导管螺旋桨叶梢泄漏涡机理研究及一种推迟梢涡空化的方法

文章运用数值模拟研究了导管螺旋桨叶梢泄漏涡机理,并提供了一种推迟泄漏涡空化的方法。通过分析不同间隙时的泄漏涡的空泡数发现,随着间隙增大,最小空泡数发生了位置向下游移动,靠近桨叶吸力面,其数值减小。间隙尺寸影响梢涡空泡数的机理很复杂,可以从三个方面来解释：第一、间隙大小改变了泄漏流动速度,从而影响了泄漏涡水动力参数;第二、间隙大小影响叶梢区域压强分布,泄漏涡压强随之改变;第三、间隙大小改变了间隙内黏流的产生和发展,影响泄漏涡黏性分布。而且叶梢泄漏涡核是导管螺旋桨空泡初生位置。文中研究一种叶梢喷射流方法降低叶梢涡核压降,推迟空化初生,探究了不同喷射速度和喷射间隙高度、喷射角度对泄漏涡空泡数的影响。从模拟结果看,叶梢喷射可以降低叶梢翼型载荷,改善泄漏涡核压强分布,推迟泄漏涡空化。比较不同喷射速度,发现速度越高,越能有效提高泄漏涡核压强,速度足够高时甚至可以“吹掉”涡核;研究不同喷射间隙高度发现,间隙越高,越能有效提高泄漏涡核压强,但由于会降低了叶梢更大区域的载荷,降低了桨叶推力;喷射角度的研究表明,轻微的正向预旋对推迟叶梢空化有利。     

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.     

导管螺旋桨叶梢泄漏涡机理研究及一种推迟梢涡空化的方法（英文）

文章运用数值模拟研究了导管螺旋桨叶梢泄漏涡机理,并提供了一种推迟泄漏涡空化的方法。通过分析不同间隙时的泄漏涡的空泡数发现,随着间隙增大,最小空泡数发生了位置向下游移动,靠近桨叶吸力面,其数值减小。间隙尺寸影响梢涡空泡数的机理很复杂,可以从三个方面来解释:第一、间隙大小改变了泄漏流动速度,从而影响了泄漏涡水动力参数;第二、间隙大小影响叶梢区域压强分布,泄漏涡压强随之改变;第三、间隙大小改变了间隙内黏流的产生和发展,影响泄漏涡黏性分布。而且叶梢泄漏涡核是导管螺旋桨空泡初生位置。文中研究一种叶梢喷射流方法降低叶梢涡核压降,推迟空化初生,探究了不同喷射速度和喷射间隙高度、喷射角度对泄漏涡空泡数的影响。从模拟结果看,叶梢喷射可以降低叶梢翼型载荷,改善泄漏涡核压强分布,推迟泄漏涡空化。比较不同喷射速度,发现速度越高,越能有效提高泄漏涡核压强,速度足够高时甚至可以"吹掉"涡核;研究不同喷射间隙高度发现,间隙越高,越能有效提高泄漏涡核压强,但由于会降低了叶梢更大区域的载荷,降低了桨叶推力;喷射角度的研究表明,轻微的正向预旋对推迟叶梢空化有利。     

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。     

基于数值仿真和TOPSIS的舰船甲板流场质量分析

为了能够较便捷的对舰船甲板气流场进行评价,本文在数值仿真的基础上采用基于改进优劣解距离法(TOPSIS)对甲板流场进行排序。此外,评估了不同风向和风速条件下的流场,并与数值结果进行比较。结果表明,运用TOPSIS方法对SFS2舰船在不同工况下的流场质量进行优劣排序,可以得到与数值仿真相同的规律;在相同的相对风速下,关键点的侧风风速越大,流场质量越差;TOPSIS法的评估结果与研究关键点位置的选取有关。     

FDPSO气体泄露扩散规律数值模拟研究

应用流体动力学理论,通过数值模拟得到了浮式钻井生产储卸油装置(FDPSO)泄露速度、泄露位置、环境风速等因素对气体扩散分布的影响。结果表明,定风速下,气体扩散速度水平方向较垂直方向大,平面内横向较纵向大;不同泄露位置下,气体的扩散分布则主要取决于FDPSO的设备布置情况;不同泄露速度或风速下,气体浓度有着先升高后稳定的变化趋势。同时依据模拟分析结果进行了FDPSO油气处理模块安全逃生路线设计。     

高压油管保护和漏油报警装置的缺陷分析与检验

船用柴油机高压燃油泄漏是引起船舶火灾的重要因素。燃油通过蒸汽加热到一定温度,由高压燃油泵加压并输送至燃油喷嘴,如果这之间的管路发生破裂,高压燃油喷射到正在运行的机器表面,就可能因为燃油本身和机器表面都具有较高温度而导致火灾。为了防止高压油管破裂时,高压燃油喷射伤人,并防止喷射到高温表面引发火灾,SOLAS公约规定船用柴油机要装有高压油管保护及燃油泄漏报警装置。     

焊料层空洞对IGBT芯片温度分布影响分析

基于IGBT七层结构,建立三维有限元模型,模拟研究焊料层空洞对芯片温度场的影响,讨论空洞对芯片结温作用机理。研究表明:焊料层空洞改变芯片散热途径,影响芯片温度分布;单个空洞越大,芯片结温越高,在中心和外边缘位置结温升高更加显著;对于多个空洞,分布越密集,结温越高。     

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.     

甲板风对舰船空气尾流影响的数值研究

利用CFD仿真方法对不同甲板风风速和风向角条件下的SFS2、LHA-1及CVN-73空气尾流场进行数值模拟。研究表明,舰船空气尾流场随甲板风风速的变化符合雷诺数独立性原则,这一规律表明,对于感兴趣的风向角,只需要计算一个风速即可,因此可有效减少舰船空气尾流场研究中的工作量。但是,随着风向角的变化,舰船空气尾流场会发生剧烈改变,对于感兴趣的风向角工况必须逐一进行计算。对比分析结果显示,算例中0°~15°的风向角范围是适合舰载直升机起降操作的较理想风向角。研究结果明确了甲板风对舰船空气尾流场特性的影响,可为后续舰船空气尾流场的研究提供参考,为直升机安全操作包线的制定和固定翼飞机的安全着舰提供理论依据。