某船舶狭长通道火灾演变及细水雾抑制作用研究

作     者：陈露 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苏石川;王亮

授予年度：2019年

学科分类：081505[工学-港口、海岸及近海工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：船舶火灾 细水雾 狭长通道 顶棚高度 通风 

摘      要：近年来船舶火灾事故频发,船舶安全问题越来越受到人们的关注。由于船舶所处环境特殊以及自身结构的复杂性,使得船舶一旦发生火灾事故,不仅会造成重大的经济损失还会引发严重的人员伤亡。由于船舶空间受限,船舶通道大多呈狭长结构,出口较单一且距离较长。当船舶通道发生火灾时,烟气将会迅速蔓延;同时,燃烧产物亦难以排出,增大人员疏散及救援难度,容易造成重大的人员伤亡事故。因此对船舶通道火灾预防与治理显得尤为重要。本文以某型客轮狭长通道为研究对象,基于大涡模拟方法,对细水雾抑制船舶通道火灾的效果进行了数值模拟研究,以期为船舶通道消防系统设计提供参考。现将本文主要研究内容归纳如下:1.针对船舶不同火灾类型,数值模拟研究细水雾对两种火源的抑制情况。2.细水雾灭火效果与其参数息息相关,对雾化锥角(30°20°)、雾滴粒径(100μm00μm)、喷雾速度(5m/s0m/s)以及流量(5L/min0L/min)四种参数进行数值模拟,研究了细水雾参数对船舶狭长通道火灾抑制效果的影响。3.以该客船狭长通道顶棚高度为研究对象,同时模拟了不同顶棚高度对细水雾抑制通道火灾的影响。4.对该船某舱室火灾演变特性以及细水雾的抑制作用进行数值模拟研究。通过对燃料的热释放率、热辐射量、烟气浓度、温度等参数分析,结果表明:1.细水雾对固体火源的抑制效果较好,能够在20s内将固体火源熄灭;而油料火灾相对难以控制。释放细水雾可以使其热释放率在140s内从700kW降到250kW,但火源并未熄灭,火焰仍具有一定高度。2.随着雾化锥角的增大,燃料的热释放率及热辐射量先降低后升高。当雾化角度为90°时,细水雾对火灾的抑制效果最好。细水雾粒径较大和较小对火灾的抑制效果均较好,粒径越小对通道内氧气浓度稀释作用越强。当粒径为100μm时对火灾的抑制效果最好,能够在140s内将燃料的热释放率从700kW降到150kW。3.喷雾速度对火灾的抑制效果影响较小。在不同喷雾速度下,燃料的热释放率均能降至100kW00kW范围内;增大喷雾速度会降低细水雾对通道近顶棚区域的冷却效果。随着细水雾流量的增大,通道内氧气逐渐升高,燃料热释放率及热辐射量衰减速度加快。在小流量下,细水雾亦有良好的火灾抑制效果。4.通过几种高度计算比较发现,当通道顶棚高度为2.1m时,顶棚射流发生较早且伴随着火羽流撞击顶棚现象的发生,烟气蔓延迅速,通道近顶棚区域温度层较密集。在细水雾作用下,随着通道顶棚高度的降低,燃料热释放速率及热辐射量逐渐下降,低顶棚通道内氧气浓度迅速降到13%,而4.2m高通道内氧气浓度相对较高,稳定在15%。同时,一氧化碳浓度随着顶棚高度的降低而逐渐升高。5.在无细水雾工况下,通风会加快火灾的发展速度。而在细水雾作用下,通风能够增大细水雾的雾动量从而加速火灾的熄灭,延缓通道能见度的降低。