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。     

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。     

船舶舱室环境下的动态热舒适研究

船舶舱室环境热舒适是影响船员身体健康和工作效率的重要因素,为了确保舒适健康的船舶舱室微气候环境,对改善船员居住环境条件和生活质量,提高工作效率具有重要意义。对船舶舱室环境下的动态热舒适性及动态热舒适指标进行了研究,并在此基础上,分别从温度和风速的动态化出发,对船舶舱室的动态热舒适进行了分析。     

船舶封闭舱室火灾烟气温度特性研究

  目的  船舶机舱等有限空间通常具有顶部水平开口,开口位置和形状的特殊性导致其火灾燃烧特性与建筑火灾有着明显的区别。为了解和认识船舶机舱等顶部水平开口的火灾特性,  方法  通过改变开口面积和庚烷油池的尺寸,开展顶部开口有限空间火焰熄灭模式、火焰形态与燃烧速率等燃烧特性的实验研究。  结果  根据火灾熄灭原因,有限空间火灾发展过程分为O₂浓度不足导致的“缺氧熄灭”模式和可燃物耗尽导致的“燃料耗尽熄灭”模式。在“缺氧熄灭”模式中,烟气混合物被卷吸进入火焰参与燃烧过程,火焰自熄灭临界O₂浓度处于13%~16.5%,且火焰形态由稳定燃烧的形状变成在脱离油池并不断游走的状态。在“燃料耗尽熄灭”模式下,火焰形态较为稳定,并且由于沸腾燃烧导致燃烧后期燃烧速率有较为明显的增大。  结论  研究结果展示了顶部开口有限空间火灾的燃烧特性,对了解船舶舱室火灾的发展过程具有重要意义,并为船舱火灾扑救提供了理论支持。     

船舶舱室横向结构优化研究

随着陆地资源的逐渐枯竭,向深海发展、进行资源开发已成为大趋势。本研究以一海底电缆施工船为研究对象,构建船舶舱室横向结构优化设计平台,利用PCL建立参数化有限元模型,计算船体结构横向强度,采用模拟退火算法,在ISIGHT优化平台上进行结构优化设计,获得同等结构强度的轻量化结构设计方案。     

船舶舱室火灾图像实时去烟算法研究

烟雾会降低能见度,为船舶火灾消防带来极大不便。研究图像实时去烟算法,并应用到视频监控或消防设备中,为消防行动提供视觉支持,对提高行动效率具有重大意义。本文提出一种图像实时去烟算法,在分析了船舶舱室火灾图像特点的基础上,基于传统Retinex理论,引入滚动导向滤波代替高斯滤波,取消对数计算,并结合图像金字塔设计了多尺度处理,通过对比度拉伸优化视觉效果。主、客观评价的结果表明,该算法去烟效果良好,优于直方图均衡化、多尺度Retinex、暗通道先验3种经典图像清晰化算法,且对640×480×3像素RGB图像的处理时间仅为95 ms。     

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。     

顶部开口船舱火灾下结构热力耦合方法研究

[目的]船舶舱室钢结构在火灾环境下的性能分析是结构防火设计的理论基础,与传统的标准升温法相比,基于真实火灾温度场的研究更能准确分析船舱结构的力学响应行为.为此,以船舶开口机舱结构为研究对象,开发基于FDS和ANSYS的火?热?结构耦合数值模拟方法.[方法]首先,采用FDS模拟得到火灾壁面温度场数据,以此温度场为边界条件...     

顶部开口船舱火灾下结构热力耦合方法研究

船舶多层住舱段发生火灾时,烟气沿走廊通道和梯口蔓延过程中的温度分布规律与建筑火灾相比有着明显的区别,需要充分认识船舶住舱火灾的特性。

通过改变庚烷油盘尺寸和梯口启闭状态,在1∶5的缩尺多层住舱实验台内开展单层和跨层走廊火灾烟气温度分布特性的实验研究。

结果显示,在火灾烟气单层蔓延情况下,走廊内竖向温度的分布存在明显的热分层现象,热分层高度在0.4 m以上,而在跨层蔓延情况下,走廊内竖向温度梯度有所减小,热分层高度降低至0.2 m以下;热分层高度在走廊转角和岔口等结构处有所降低;在水平蔓延过程中,烟气温度会持续降低,温度的分布符合指数衰减规律。

火灾烟气在跨层蔓延后走廊区的热分层高度相比单层蔓延显著降低,水平蔓延过程中的温度衰减系数k随火源尺寸的增大而增大,所做研究可为船舶火灾风险评估以及消防设计提供理论支撑。

     

LNG船舶舱室泄漏爆炸动态响应模拟研究

LNG作为一种在船舶领域广泛运用的优质能源,其泄漏爆炸事故会对船舶舱室结构以及工作人员的生命安全产生严重危害。本文以某LNG燃料动力船舱室结构为研究对象,基于显式非线性有限元软件MSC.Dytran,采用TNT等效法对舱室结构在LNG泄漏爆炸作用下的响应结果进行数值模拟。从冲击波压力分布、结构损伤以及吸能分析等角度进行分析,发现承受冲击波直接损伤最严重的是上下甲板;舷侧外板受反射波影响最大;而吸收能量最多的是骨架构件。本文研究可为LNG燃料动力船抗爆性能优化提供参考。     

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。     

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。     

船舶撞击下的车—桥耦合系统动态响应分析

文章将"船桥碰撞"与"车桥耦合"联系在一起进行研究,建立了斜拉桥、轻轨和船舶的三维非线性精细有限元模型,研究了轻轨列车-斜拉桥动态耦合系统在船舶碰撞下的动态响应。数值模拟过程分以下四步:桥梁初始成桥状态模拟,轻轨列车—斜拉桥动态耦合模拟,船舶与桥梁的碰撞模拟和桥梁—火车—船舶相互作用模拟。桥梁初始状态及大变形通过更新拉格朗日法和共旋转推导法来实现。通过与平面杆系有限元模型的计算结果进行比较,证实了全三维有限元建模方法在车—桥动态耦合响应分析中应用的准确性。研究通过基于罚函数的动态接触方法来实现车—桥耦合和船舶的碰撞过程,采用递归谱二分法的并行计算技术来缩短计算时间,基于显式中心差分插值法来进行数值求解,该方法证明在分析车—桥—船之间的耦合动态响应是一种有效的技术,为设计阶段模拟桥梁的动态特性提供了有效手段。结果表明,当发生船—桥碰撞时,轻轨列车运行到主桥塔附近行车安全的影响最大。     

结构噪声向船舶舱室的传递

在实验室中试验研究了结构噪声由船体钢结构向舱室的传递。试验时舱壁采用了三种不同材料:纸屑板、塑面硅酸钙板和夹有石棉芯的钢板。文中讨论了:舱壁和天花板材料对舱室声压级的影响;浮动地板装置以及舱窗的影响。最后给出在各种条件下船上浮动地板可达到的插入损失的估计值。     

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。     

船舶舱室内装新工艺—组装式结构

我厂于一九八一年研制出了“固定式”和“组装式”两种舱室内装结构,并于同年分别试装在三千吨级沿海客货轮“茂新”号、“鸿新”号以及五千吨级大型破冰船上的三等旅客舱室、大型旅客阅览室、船员舱室,部分公共走廊和船员阅览室等中。累计内装面积达470米~2,节省了原木。“茂新”号和“鸿新”号已于一九八二年上半年交上海海运局投入运营。大型破冰船于一九八二年底交付使用。此外,还为山东威海船厂建造的一千吨级货船提供了船长室、政委室等三个房间的全套内装预制板材。     

复杂舱室船舶节点结构疲劳强度评估方法研究

由于使命或功能要求的不同,有些船型具有复杂的舱室划分和结构,其节点的结构形式和数量众多,在设计分析过程中发现节点的应力集中和疲劳问题突出.因而,在对具有复杂舱室的船舶进行疲劳强度评估时,需要考虑的疲劳校核部位相应增多.针对疲劳校核部位选取的问题,本次研究提出基于全船有限元基本网格节点进行疲劳节点筛选的方法.另外,本文以由上述筛选方法筛选出的船舶强框架结构位置处的热点为例,给出了该结构处圆弧过渡位置的4种细化方式;并参照中国船级社2015版《船体结构疲劳指南》,给出了复杂舱室船舶节点结构疲劳强度评估的整套方法.     

船舶舱室通风控制策略研究

船舶舱室通风方式直接决定各区域内部的空气质量。实验研究和传统的计算流体力学算法耗时较长,为此将多区域网络通风模型引入到舱室通风控制策略的影响研究中。以典型舱室和通风系统结构为基础,采用多区域污染物传播算法,获得不同通风控制策略下的各区域污染物浓度变化规律。结果表明,基于浓度反馈控制的通风策略与基于时间或新风量控制的通风策略相比,能够降低10%的空气质量超标风险,在空气质量保障和节能运行上具有显著优势。