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低顶棚对船舶舱室火灾中外部燃烧现象的影响(附件)【字数:10478】

2022-11-06 11:25编辑: www.jxszl.com景先生毕设
摘 要摘 要 外部燃烧是火灾中火焰随烟气流出窗外并在外部燃烧的现象。船舶空间的特殊性也需要深入的研究论证。本文针对27米交通船船舶舱室,基于FDS软件对不同顶棚高度下的船舶舱室火灾发展过程进行了数值模拟。通过对温度、烟气浓度、烟气速度等物理量的分析,研究了火灾发展过程中的外部燃烧现象。其结论认为(1)对于顶棚有通风口的空间,顶棚高度的不同直接影响到火焰的燃烧过程,不同顶棚高度对火焰的产物生成变化情况有很大的影响。(2)在高度达到特定值时,顶棚高度有可能导致火焰燃烧变得不稳定,出现轰燃现象。(3)在船舶舱室中,考虑到火灾发生时的人员安全,避免出现轰燃现象,对于本文研究的空间模型来说,最佳顶棚高度为2米。关键字船舶舱室;低顶棚;火灾;外部燃烧
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究的目的及意义 1
1.2研究现状 1
1.2.1现代船舶消防安全现状及特性 1
1.2.2火灾烟气的危害性和运动特性 3
1.2.3国内外研究现状 4
1.2.4 FDS软件介绍 5
1.3论文主要研究内容 6
1.4本章小结 6
第二章 数学模型 7
2.1控制方程 7
2.2燃烧模型 8
2.3辐射模型 10
2.3.1热辐射子模型 10
2.3.2辐射模型 11
2.3.3热释放率模型 12
2.4本章小结 13
第三章 物理模型 14
3.1火焰扩展模型 14
3.2 火灾场景 14
3.2.1火灾发展的影响因素 14
3.3物理建模介绍 15
3.4 网格的划分 17
3.5火源设置 17
3.6本章小结 17
第四章 计算结果分析 19
4.1燃烧情况 19
4.2温度场分析 21
4.3速度场分析 26
4.4烟气浓度分析 28
结论 34
致谢 35
参考文献 36

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/> 第一章 绪论
1.1 研究的目的及意义
随着我国经济的发展,海上航运的地位日益突出。船舶在海上航行的安全问题也就显得至关重要。而火灾一直是威胁船舶的最主要因素之一,火灾的防治需要我们全面科学的认识船舶火灾的燃烧过程和燃烧规律,只有更加深入的了解火灾发展发生的全过程,并且掌握扑救的方法,才能避免因火灾导致的重大经济损失。
外部燃烧是火灾中火焰随烟气流出窗外并在外部燃烧的现象。在现实中,发生轰燃时通常会导致室内和室外温度达到最大值,此时容易发生外部燃烧现象。外部燃烧具有很大的危害性,它会导致火焰向附近房间蔓延,造成更大的伤害。
船舶舱室是一种封闭的空间,这种空间的特殊性导致其火灾行为和地面受限空间火灾有很大的不同。低顶棚的封闭空间火灾的模拟和预测需要一个全新的理论和模型,而不能直接套用常规地面建筑空间火灾模型和理论。封闭空间的燃烧,是一个非稳态的燃烧过程,空间内的温度,压力和气体成分不断变化,这些变化也会火灾的燃烧具有影响。研究火灾燃烧现象一般有两种方法,为实验模拟和计算机模拟两种方法。实验模拟一方面比较直观,数据贴近实际情况,但是另一方面,也具有准备周期长,物资消耗大等缺陷。而计算机模拟则比较方便,快捷。虽然处理的数据量比较大,但随着计算机性能的相对提高,计算机模拟的方法越来越多的应用到火灾模拟中。因此,本文主要利用FDS软件对不同顶棚高度船舶舱室火灾行为展开研究。
在船舶现代化的发展过程中,船舶的消防越来越重要,越来越需要通过科技的进步为船舶的消防指引新的方向。通过研究发现,目前船舶舱室封闭空间的火灾研究比较匮乏。
1.2研究现状
1.2.1现代船舶消防安全现状及特性
现今,航运相比于以前更加的远洋化,船舶制造设计也更加复杂,并且将舒适、关观、豪华等元素归于一体,包括船员基本生活上以及工作上的需求。船舶发生火灾时危险性大的重要原因是几乎所有船体都具有空间小,货物繁多,人员集中,船体基本舱室紧凑等特点。现如今火灾是船舶灾害最常见之一,船舶火灾有着如下几个共同的特点。
(1)复杂的结构,狭隘的船舶空间。
船舶也正是因为空间狭小,内部的设计较为紧凑。即使一艘万吨级别的货船,它的内部舱室以及通道等空间也都很狭窄,一旦发生火灾,人员众多,疏散人员困难,加上船上油气混合物较多,极其容易发生局部爆炸情况。
(2)船舶热传导性强,一旦发生火灾,扑救困难。
现今的船体多为钢板设计,传热能力强,一旦发生火灾后,几分钟之内温度即可上升到500900摄氏度,于钢板相邻的物品极其容易被引燃,从而扩大了火势面积,局部地方易爆物体会发生爆炸事故,更为增加了救援难度,由于船舶内部的设计情况本身灭灾就很困难。
(3)船舶上易燃易爆品较多,船体传热强,蔓延速度快
考虑到船舶的特殊情况,已然对舱室内的各种设计要求提出了严格的规定和限制,即便如此,舱室内的很多家具,窗帘,地毯等物品也为可燃材料制成,还有部分采用胶合板、聚氯乙烯板、聚氯酯泡沫塑料等易燃化学物品设计而成。尤其是客船的客舱,易燃材料占客船自重的百分之五至百分之九,存在相当大的隐患,一旦局部发生火灾,火势蔓延速度极快,通过机械设备,电缆线等向四周延伸到船舶的各个地方,较短时间即可蔓延到整个建筑的上层。一旦火势延伸到船上存储油气的地方,后果不堪设想。
(4)交通条件受限,处理困难
船舶发生火灾的时间可能性众多,可能是在船舶航行过程中,也有可能是在深夜,还有可能是在停靠码头时。基于船舶的特殊性,若在船舶安全意识上存在缺失,隐患巨大。然而往往国内船舶忽视船舶火灾的预防以及控制。许多航运单位以及其管理层的人员缺乏现代化的船舶安全预防的意识以及知识,从而导致这方面的管理欠缺,同时国内外法律在船舶火灾的执行力度明显不够,导致船舶火灾隐患更为严重。也有一部分小中型的航运企业公司表面上重视船舶的安全预防,但往往也只是个形式而已,并没有付诸于实际。最后一点,船舶往往发生火灾时是在航行途中,即便发生火灾,也只能靠船体上自身的消防措施,消防部门距离较远,不能够在第一时间实施救援。即使船只在靠岸时发生火灾,由于船舶吃水低,消防人员很难靠近火灾部位进行灭火。综上所述,船舶发生火灾,主要靠其本身的预防措施来减缓灾害。 
(5)火灾隐蔽,不易发现
船体部分处于水线以下,很多局限空间人员很少达到,而船舶的“心脏”机舱位于船舶最底层艉部,工作人员工作后遗留下的火种或电气故障引起的火灾,在初期不易被人员发现,从而延误灭火时机,使之引起临近的船舱燃烧,火势极易蔓延。

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