天然气发动机曲轴箱爆炸模拟及分析

为了验证船用天然气发动机曲轴箱的设计强度能否承受最恶劣爆炸工况下的超压,利用CFD计算软件对曲轴箱内燃料-空气混合气体爆炸后果进行数值模拟。基于荷兰应用科学院多能法(TNO多能法),在现有等效气体云Q_9模型的基础上推导适合曲轴箱内爆炸模拟的CFD计算模型。与试验数据的验证进行对比发现,新模型在高拥塞度、较小容积、受限空间中的计算结果精度较高。以某典型船用天然气发动机曲轴箱为例,采用新的等效气体云模型计算最恶劣爆炸工况下曲轴箱内的超压分布,并导入有限元软件进行强度评估。评估结果表明:曲轴箱油底壳部分结构无法承受最恶劣爆炸工况下的超压,若不安装防爆阀,需在设计时对曲轴箱油底壳结构进行适当加强。     

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。     

海上油气泄漏与扩散场景数值分析

海上油气装置发生气体泄漏并经过一定程度扩散后极易被点燃而发生爆炸事故.该文针对一个海上油气处理模块选取多组不同泄漏速率与风速组合下的泄漏扩散场景建立CFD模型进行分析,深入讨论了气体浓度的分布与形成规律,并选取可用于爆炸分析的重要指标"等效化学计量气体云体积"作为分析对象,深入分析其随时间的变化规律,发现气体扩散后的浓度分布均可以在一定时间后达到稳定状态,等效化学计量气体云体积不再变化;另外还探讨了泄漏速率以及风速等关键参数对特征气体云体积的大小以及形成时间的影响规律,获得的相关规律可用于类似场景的参考;最后对爆炸分析时泄漏扩散场景的选择提出了相关建议.     

基于能量法的船用气囊爆炸模型及破坏研究

针对船舶上排下水橡胶气囊的爆炸问题,建立分析计算模型,将爆炸能量分为储存的内能和囊体变形产生的变形能。采用TNT当量模型,利用"虚拟距离"计算冲击波超压强度,并从爆炸冲击波影响的超压特点和囊体多种爆炸破坏方式2方面定量评估爆炸的危害性。通过改进气囊的结构形式来避免不利爆炸破坏形式的产生,界定爆炸的安全空间,为船用气囊的设计计算及工程施工安全评估提供分析方法。     

船用螺旋桨桨叶应力数值计算

综合运用计算流体力学(CFD)与有限元分析(FEA)方法对船用螺旋桨桨叶应力进行数值模拟和分析。采用CFD方法对设计工况与非设计工况的敞水特性进行数值模拟;将CFD数值模拟所得的空间水动力作为外部载荷,采用有限元方法对桨叶应力进行计算分析。以5叶侧斜桨为算例,得到的推力系数、转矩系数与敞水试验值具有较好的一致性,得到的桨叶应力结果与理论分析相吻合,本方法可对桨叶应力进行准确的数值预报。     

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。     

关于《船规》中柴油机曲轴强度校核公式的研究

在我国以前的《船规》中,对曲轴强度的校核以静强度理论为依据,其计算结果同曲轴的实际动态应力情况差别较大。本文推荐的曲轴强度计算公式,是以曲轴承受交变负荷的情况下,按动态应力和疲劳破坏的机理提出的,使计算结果同曲轴实际应力状态更为接近,并为我国现行的《船规》所采纳。     

水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估

为开展水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估研究,首先采用ANSYS/CFD计算螺旋桨流体模型在设计工况下的水动力载荷,并基于ABAQUS软件通过编码INP文件将水动力载荷施加于螺旋桨结构强度模型上;然后基于Hashin失效准则,分析不同铺层角下螺旋桨可能出现的失效模式,进行复合材料螺旋桨结构强度的评估分析;最后,依据应力等效原则,将水动压力载荷等效为集中载荷,开展模型桨静强度试验和仿真计算。结果显示:仿真计算结果与试验结果吻合良好,最大误差在9%以内,验证了复合材料螺旋桨强度评估方法的可靠性。     

低速电喷柴油机SCR反应器强度有限元分析

以STX-MAN 6S35ME-B9船用低速柴油机排气管尾部加装的SCR设备的反应器为研究对象,对该型SCR反应器进行多种工况的有限元强度计算,着重分析船舶在横摇22.5°时SCR反应器的最大等效应力以及安全系数。计算表明,各种工况下该反应器的设计满足强度要求,该结果对于SCR反应器在实船上的安装方案提供了依据。     

船用增压锅炉燃油雾化器流动特性数值研究

为进一步提高船用增压锅炉的燃烧效率,明晰增压锅炉机械式燃油雾化器的雾化特性,建立船用增压锅炉机械式燃油雾化器的三维模型,采用标准k-ε湍流模型计算雾化器流场的湍流结构,基于CFD数值模拟的方法,得到在不同进口油压下雾化器关键性能参数的分布规律,分析表明,船用锅炉机械式雾化器的喷油口部位动能损失最大,承受流体冲击和剪切作用最强,极易诱发低频振动及结构损坏。     

柴油—LNG动力船舶燃料加注燃爆风险分析预测

将液化天然气(LNG)用作船用燃料,可降低运输成本,且节能环保。但在生产及储运过程中存在火灾爆炸的风险。本文着重对LNG双燃料动力船舶加注过程的风险进行了分析。运用事故树分析方法,对加注过程中的风险进行识别并进行定性分析;根据泄漏概率和相关统计公式求得了燃料加注过程中管系发生泄漏的概率;对加注过程发生泄漏事故的后果进行了预测,包括利用高斯模型对加注过程管系泄漏事故时可燃气体浓度在5%-15%的半径范围进行预测,运用池火模型计算加注过程LNG 泄漏形成池火的热辐射危险距离;采用TNT当量法和超压准则对加注过程气罐泄漏发生蒸气云爆炸的危害范围进行预测。     

某船空调压缩机曲轴箱爆炸事故原因分析

概述了一起空调压缩机曲轴箱爆炸罕见事故,通过目击者回忆、现场勘察以及爆炸机理的分析推理,确定这是一起曲轴箱油雾爆炸事故,为安全起见,制订出相应的操作规程及注意事项。     

浅水干式沉箱水下生产系统爆炸风险分析

浅水干式沉箱水下生产作为一种全新海上油气田开发模式，为浅水受限海域开发提供科学的解决方案。采用危险源辨识(Hazard Identification, HAZID)分析，识别干式沉箱水下方案的危险因素。引入定量爆炸风险分析，对干式沉箱潜在的烃类气体泄漏及爆炸风险进行分析。浅水干式沉箱水下生产系统最大爆炸超压为0.017 8 bar,对应累计概率为2.78×10⁷/a,从风险角度来看，爆炸超压值和概率在可接受范围内。分析方法可准确评估浅水干式沉箱水下生产系统各设施的风险水平，研究内容可为干式沉箱防爆设计及运维阶段的人员救生、逃生工作提供参考依据。     

二冲程低速柴油机曲轴箱爆炸的原因及预防

结合最新的事例对二冲程大型柴油机曲轴箱爆炸的原因和特点进行了分析,给出了管理和设计方面的建议,并介绍了一种新型的预防系统。     

LNG燃料动力船机舱设计研究

以本质安全型机舱、紧急防护型机舱为基础,提出了增强安全型机舱的设计思路,通过增强通风、加强探测与报警、采用全熔透对焊接头等措施降低机舱风险.以某内河LNG燃料动力船为目标,进行了增强安全型机舱的设计,给出了气体燃料管路上安装相应阀件、机舱和阀箱内设置气体探测和机械通风、供气管路的连接采用全熔透对焊接头、发动机进排气总管和曲轴箱上安装防爆安全阀、驱动风机的电动机安装在通风管道外、管道及电器设备接地等设计要求,达到了本质安全型机舱的风险水平.     

船用柴油机排气冷却降噪装置性能仿真与实验研究

在特定情况下,船用大功率柴油机排气温度和噪声会受到严格限制,为解决这一问题,考虑在柴油机后安装冷却降噪装置.现应用湍流气粒两相流动的计算流体力学理论,对冷却降噪装置的冷却效果及阻力特性进行仿真计算,计算结果和试验吻合较好.     

模糊控制变增益在曲柄箱油雾浓度检测系统中的应用

由于曲柄箱油雾浓度变化范围很大，在计算机控制系统中，必须根据油雾浓度变化而改变增益，以保证A／D转换精度，本文介绍了采用模糊算法控制增益的方法。     

舰船油舱新型抑爆材料抑爆效能实验研究

本文采用实弹炮击的形式试验研究了2种新型抑爆材料对舰船油舱的抑爆效果。分别用高速相机、红外热像仪和压力传感器来记录爆炸图像、温度场分布以及爆炸超压,试验结果与空白实验进行了对比。通过试验研究,给出了2种抑爆材料在喷气燃料(RP-3)爆炸过程中的高速图像、温度分布以及爆炸超压曲线等数据,为未来选取舰船油舱抑爆材料提供了一定的理论基础。试验结果表明,网状高分子材料和非金属球形材料在不同程度上对舰船油舱起到了抑爆效果。