基于CFAST和FDS的舰船舱室火灾蔓延特性对比研究

为了研究舰船舱室火灾蔓延规律并分析不同理论模型的适用性,分别基于双区域模型的CFAST软件和大涡模拟的FDS软件构建了舱段火灾场景模型,开展了舱室火灾数值模拟,详细分析了火灾温度分布规律和烟气蔓延特性,进而对2种数值方法的求解差异和适用性进行分析。结果表明,CFAST计算效率高但无法考虑物体真实燃烧反应,同时对于远源场烟气的垂直流动模拟较差,适用于多工况单层舱室火灾特性快速预报,可用于船舶消防系统的初步设计;FDS采用数值方法直接求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的Navier-Stokes方程,计算精度高,但效率较低,适用于船舶详细设计阶段的消防系统设计和人员疏散方案制定。     

基于支持向量机的船舶机舱火灾温度快速预测

以船舶机舱为研究对象,采用大涡模拟方法,以FDS软件为平台,计算了不同火灾功率、风机启动时间、风机流速和补风口面积条件下的火场温度变化过程。以FDS的数值模拟数据为样本建立了船舶机舱火灾温度的支持向量机计算模型,为提高模型预测的精确度,利用遗传算法对参数进行寻优。实验表明:应用本文模型预测结果与FDS计算结果基本一致,优于SVM模型以及BP神经网络的预测结果,提出一种快速预测火场温度的工程计算方法。     

某船舶机舱火灾数值模拟中的火旋风及其危害性分析

采用大涡模拟方法对一条双机双桨船舶机舱火灾进行数值模拟.探讨了火旋风在船舶机舱火灾中的存在性.运用最小二乘拟合方法研究了机舱火灾中火旋风的中心漂移角速度.结合火旋风的性质及中心漂移角速度对燃料释放率、火焰蔓延和温度场分布进行了分析,认为局部火旋风的产生对机舱火灾所起的作用较大并指出其危害性.同时对该类船舶设计及结构防火提出了建议性的措施,为船舶防火规范的修订提供了参考.     

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。     

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。     

船舶舱室油池火灾下甲板板架剩余极限强度分析

基于大涡模拟算法,使用FDS火灾动力学仿真软件模拟舱室火灾,将环境温度映射至结构有限元模型。考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法计算甲板板架在火灾发展过程中的动态热力响应。基于显式动态算法研究板架轴向压缩时的高温剩余极限强度,并分析结构失效模式。计算结果表明,高温环境下的板架受到轴向压缩载荷时,由于横梁间加筋板发生崩溃而达到极限状态,且油池中心位于横梁间时更偏于危险;火灾发生前期,板架高温剩余极限强度衰减较快,后期趋缓。这项研究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。     

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。     

大空间舱室人员干预灭火随机性仿真研究

首先利用FDS模拟大空间舱室火灾,分析其温度场及烟气层规律。考虑到火灾发展过程中的随机性,将模拟计算出的火灾参数随机化;再结合人员干预灭火的随机性,利用VB平台进行随机性仿真计算求出人员干预灭火成功的概率。据此为人员干预灭火、舰船防火、火灾预警提供可行性建议。     

火灾场景下船舶舱室结构动态热力响应分析研究

船舶舱室发生火灾时,人员和财产安全、船舶结构及生态环境等都会受到严重威胁。论文基于Smagorinsky亚格子模式的大涡模拟模型和非线性有限元显式动态算法,开展火灾场景下船舶结构动态热力响应的研究。通过自编温度载荷映射程序,实现了现有的火灾模拟软件与有限元软件之间的数据传递。考虑到环境温度在时间和空间上分布的非均匀性和高温下钢材性能的折减,提出了一种用于求解火灾场景下船舶结构动态热力响应的方法。通过算例分析验证了该方法的可行性,可为船舶结构安全性评估和抗火设计提供参考。     

某散货船机舱火灾的数值计算与分析

机舱火灾的研究对于机舱防火设计、机舱灭火和火灾逃生有着重要意义.以FDS软件为平台,建立了某散货船机舱模型,采用大涡模拟的方法对机舱火灾的发生和发展过程进行仿真计算.得出不同时刻、不同高度时的烟气运动与火焰蔓延的变化规律,以及舱内温度场、碳烟质量浓度和CO浓度等分布情况.直观反映了散货船机舱火灾的发生和发展过程,相对传...     

气体FPSO上部模块火灾场景数值分析

针对火灾情况下的温度变化问题，以气体FPSO平台为例，选取该海域常见海况，研究不同风速、风向下的喷射火模拟。采用基于流体动力学（CFD）的火灾动态模拟（FDS）软件进行喷射火模拟，研究喷射火场景下平台上部模块的火场及温度场分布规律，并探寻不同风速、风向对火场的分布规律影响。对火焰形态进行研究发现，火焰沿风向飘移，当喷射火为垂直喷射火时，火焰作用于甲板上的面积与风速大小成反比。对温度场进行研究发现，温度场的分布与火焰的分布规则基本一致，甲板上的高温区域位于泄漏口上方甲板顺风向的位置，且风速越大，高温区域距离泄漏口在甲板投影的位置越远。由于风速大会加快结构与外界的热交换，因此，风速越大，甲板上的温度场面积越小，最高温度越低。模拟结果对于气体FPSO上部模块发生喷射火灾时的消防与救灾抢险具有指导意义。     

有关FDS在舰船舱室火灾模拟研究中的探讨

FDS（Fire Dynamics Simulator）作为一种高效的火灾模拟软件，在针对舰船舱室进行火灾模拟时有很大局限性．文章通过FDS的网格划分、火源处理等方面进行分析，同时结合已有的处理方法，提出了适合于舰船舱室火灾数值模拟的改进方法和手段．为下一步深入地开展舰船舱室火灾模拟指明了方向．     

船舶机舱火灾过程中烟雾扩散行为的演化规律研究

船舶机舱火灾是消防工程中最危险的火灾类型之一,对机舱火灾过程中烟雾扩散行为的演化规律进行详细研究对船舶消防工作具有重要意义。本文首先对某机舱内部的舱室结构和工作设备进行合理简化,建立基于非稳态时均雷诺方程的机舱火灾数值模型。然后,通过相关图纸资料和规范文件,完成热源温度、风管质量流量等初始边界条件设置,并在广义输运方程中加入自定义源项以实现烟雾扩散行为的瞬态模拟。最后,通过烟雾扩散过程、温度场分布及能见度范围的演化规律对机舱火灾进行详细探讨和总结。研究结果表明:本文所提出的自定义源项法在机舱火灾数值模拟中具有良好的工作性能,能准确模拟机舱火灾过程中烟雾扩散行为的动态过程,在工程实际中具有一定的指导意义。     

船舶住舱热环境优化设计分析

[目的]船舶住舱的热舒适性对船员生活与工作有着重要影响,而采用实验研究和传统的数值模拟试算法进行送风参数设计耗时较长,为此,将基于本征正交分解(POD)的逆向设计方法应用于典型住舱的送风参数设计.[方法]选择船舶典型的住舱结构,采用计算流体力学(CFD)方法建立三维数值模型,在获得流场、温度场以及浓度场结果的基础上,结...     

密闭空间在不同热环境下的火灾烟气填充特性及壁面热传导效应

采用火灾数值模拟软件FDS,模拟船舶内部舱室空间处于不同热环境下的火灾烟气填充特性,发现恒温环境和低差温环境对火灾烟气的填充过程几乎没有影响,但是当密闭空间竖向差温达到一定范围时,对其填充过程影响巨大;同时通过密闭空间壁面的热传导效应的分析,不同热环境对密闭空间金属壁面的影响区域及程度均有所不同。     

船舶机舱火灾中回燃现象的数值计算与分析

采用大涡模拟(LES)技术,对某双机双桨船舶机舱火灾进行封舱灭火过程中所出现的回燃现象进行了数值模拟.结合舱内温度研究了该过程中回燃现象产生的原因及过程,并对热量释放率、辐射量、热对流及温度场分布进行了分析,同时对回燃现象的危害性进行了说明.通过结果详细分析了从经验层次上所无法观察到的回燃现象所产生的影响,也为船舶机舱火灾的评估、船舶设计、防火规范的修订及灭火策略提供了重要参考.     

船体结构温度场及热应力研究

总结温度载荷对船用材料性能、船体结构温度场和热应力场的影响,以及温度载荷作用下船体结构安全性评估方法,对当前船体结构温度场及热应力场的研究现状进行综述,重点梳理沥青船和液化气船等2种持续承受温度载荷的船舶以及舱室火灾和极地航行等2种极端温度场景的结构温度和热应力场研究现状,对今后可深入研究的方向进行展望,为进一步保障船体结构安全提供参考。     

大型船舶火灾预警应急通道通风度数值模拟研究

为保障船舶航行安全,对大型船舶火灾预警应急通道通风度数值进行模拟研究。为保障模拟结果的准确性,结合质量守恒、动量守恒定律和能量守恒定律等相关原理,对船舶火灾预警应急通道排烟情况进行建模,观察分析通道内部火灾烟雾气体循环和排放情况,根据烟雾产生和循环情况计算船舶应急通道的通风度数值。通过对比标准参数进行实验检测,检测结果证实,对应急通道通风度数值的模拟充分满足研究要求。     

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.     

船舶火灾风险评估研究现状及发展趋势

为深入理解风险评估理论在船舶火灾中的应用,论述国内外船舶火灾风险评估研究的主要成果和进展,从不确定性、确定性、耦合确定和不确定性3个方面对船舶风险评估进行总结。大部分船舶火灾风险评估研究主要借鉴水上交通安全评价和建筑火灾风险评估的基本理论和方法,但是船舶火灾的发生形式、演变过程和事故后果都与水上交通事故或者普通建筑火灾存在不同。未来的研究应该结合船舶火灾特点,广泛采用风险评估领域的概率评价、场景模拟和韧性理论等新理论、新方法,开展定量化的风险评估工作。