考虑参数不确定性对船舶封闭舱室火灾人员生命的影响

为更准确地评估船舶封闭舱室火灾中危险时间的来临,利用随机抽样的方法对不确定性参数进行抽取,计算封闭舱室火灾中氧气浓度、烟气层高度、烟气层温度达到危险值的时间分布,进一步分析不确定性参数对船舶封闭舱室火灾危险时间来临的影响。     

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。     

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。     

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。     

基于Star-CD的某船机舱火灾烟气流动计算与分析

为了探究机舱火灾的烟气流动情况,减少火灾烟气带来的危害,基于Star-CD平台,采用场模拟方法,模拟某船舶机舱火灾发生时的温度场、速度场、压力场及烟气的分布情况,结果显示了机舱空间在不同截面和时刻机舱的温度、速度、压力和烟气的分布,在火源正上方的温度、速度、压力和烟气浓度比周围的高,压力最高值出现在机舱的顶部,机舱上部的烟气平均浓度、温度明显高于下部的浓度,并给出了不同高度的烟气浓度和温度曲线.根据计算结果和该船现有的消防体系,建议在机舱内安装一套固定灭火系统,计算结果符合室内火灾的基本规律.     

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。     

港口仓库可燃物最佳储放区域确定

根据某港口仓库实体尺寸建立几何模型,利用大涡模拟的方法对火源抬升不同高度后的温度流场、能见度和烟气层高度进行了数值模拟。模拟结果表明:火源抬升能降低仓库整体温度,仓库温度场分为两个区域,6 m以上空间温升随火源抬升增加,6 m以下空间温升随火源抬升减小;火源抬升能减缓烟气下降,提高下部空间能见度;考虑人员安全性和建筑安全性,确定了高架仓库内可燃物的最佳储放区域的下限为人员呼吸区高度。研究成果可以为港口仓库合理堆积货物提供参考依据。     

基于水面边界的小尺度柴油池火焰高度及其周期振荡频率特性研究

以水面为边界的燃油燃烧常出现于海洋表面浮油的就地燃烧及各类工业生产过程中由于燃油泄漏而导致的火灾安全事故中.以柴油为燃料,针对直径为D=9.5 cm小尺度的圆形油池,分别以水层厚度1、2、3 cm为边界,对0.5～1.7 cm不同油层厚度的燃油火焰特性进行实验研究,从火焰形态学角度对火焰高度及其振荡频率进行分析,研究结果表明:火焰高度与水层厚度L_w和油池厚度L_0有较强的耦合关系,并基于经典的Thomas模型,建立适用于不同水层厚度边界的油池火焰高度预测模型.同时,以不同水面为边界的油池火焰振荡均呈现了周期性的收缩和膨胀特性,但其振荡频率却与L_0D/L_w之间存在反比例关系.     

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。     

水平开口有限空间油池火燃烧特性分析

[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O_2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O_2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。     

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。     

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。     

船用长通道顶棚下方烟气温度分布规律及蔓延运动分析

基于大涡模拟(LES)方法获得烟气温度与速度,结合烟气在特殊长通道的结构特征,分析其温度分布规律与运动规律,发现温度边界层与速度边界层可以很好地表征烟气运动,顶棚下方0.015m处的烟气温度可以代替最高温度,与壁面对流传热的最高温度预测公式符合很好。     

机械通风对舰船机舱火灾烟气控制实验研究

针对舰船火灾难以处置的特点,为解决机械通风控制烟气的问题,基于某舰船机舱搭建实验模型,通过改变补风口高度位置以及补风量大小,针对不同工况,定量分析机舱火灾温度、O_2、CO、CO_2体积分数,研究机械通风配置对于舰船火灾烟气控制效果的影响。实验结果表明,通过改变补风口高度位置、补风量大小、单双侧补风等参数,可优化舰船机舱烟气控制效果。     

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。     

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。     

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。     

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。