舰船发电机舱典型火灾场景仿真分析

针对舰船发电机舱可能出现的柴油油池火火灾事故,以某型舰发电机舱为研究对象,采用LES技术,利用FDS软件开展典型火灾场景仿真,获取舱室内火场温度变化规律,结果表明,发电机舱内平台甲板下方烟气聚集区域温度可升至200℃以上,舱室顶部区域温度也可达到110℃以上;火灾产生的高温烟气大约320 s可充满舱室;火灾发生12 min时,火焰完全熄灭,舱室内温度下降至相近温度,舱室内温度场整体呈现上高下低的分布特性。

基于CFD的液氢泄漏扩散防护方式特性研究

研究了大规模液氢泄漏过程中氢气云团的宏观扩散过程,并与美国国家航空航天局1981年液氢泄漏实验数据对比验证模型可靠性。研究了不同泄漏时间下氢气云团的扩散规律,拟合得到了液氢停止泄漏后氢云快速扩散阶段的浓度变化规律。对比研究了在泄漏口上风向设置障碍物和在泄漏口下风向设置出风口2种防护方式对液氢泄漏扩散过程的影响,并分析了扩散过程中浓度在可燃范围内氢气云团的最大扩散距离、离地高度和在大气中的持续时间3个主要参数,验证了2种方法都能够一定程度上促进氢气云团的扩散速度。在泄漏口上风向设置障碍物能够有效减小氢气云团体积,并且使氢气云团浓度下降至低于可燃浓度的时间减少15%。而在下风向设置出风口则使得氢气云团浓度下降至低于爆轰浓度的时间减少50%,并且吹风作用增加了可燃云团的离地高度,减小了云团在下风向的危险范围。

船舶高大空间火灾特性分析

对船舶中高大空间典型火灾场景采用FDS分析不同通风条件下其温度场分布和烟气蔓延规律,得到该高大空间发生火灾后,除火源附近之外的其他区域温度场变化均经历维持常温、快速温升和持续缓慢温升3个阶段;密闭条件下温度场存在衰减阶段。通风条件下,火灾发生后175 s内是投入灭火的最佳时机,而关闭通风时为144 s内;在温升阶段,密闭条件下该高大空间内温升更快;而关闭通风时该高大空间内烟气层高度下降,但烟气危害性较大。

空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响研究

基于计算流体力学方法,建立了大规模液氢泄漏扩散的数值模型,采用美国国家航空航天局(NASA)1981年的液氢泄漏实验数据验证模型可靠性。为了研究空间约束对液氢泄漏扩散过程的影响,在泄漏口上风向和下风向分别设置障碍物,模拟研究液氢泄漏蒸发形成的氢气云团的扩散过程,分析得到了云团的运动规律与云团浓度下降至低于可燃浓度的时间、云团扩散的最高和最远的距离等重要参数。对比无障碍情况下液氢泄漏扩散过程,发现在泄漏口附近设置障碍物能够使可燃氢气云团扩散达到的最大高度降低44.0%,同时云团在水平方向所达到的最远距离显著减少65.7%。并且发现在泄漏口上风向设置障碍物能够加快氢气云团的扩散速度,相比无障碍物工况氢气云团浓度降至低于可燃范围的时间缩短了15%,能够减轻发生火灾的风险;而在泄漏口下风向设置障碍物则使云团浓度降至低于可燃范围的时间相比无障碍工况延长64%,增加了发生二次事故的可能。

基于网络通信的设备互操和数据热备份的设计方法

针对舰船系泊或航行时检修手段不完备、任务可靠性无法保证的问题,以某舰用安全系统的区域监控层设备为例,利用设备软硬件的通用化特性,在不增加资源消耗前提下,设计安全可靠的系统控制策略,采用典型三层网络通信架构,通过对关键设备软硬件和通信网络的改进设计,形成一套完整的优化解决方案和工程化应用方法。通过部分设备的互操作和数据热备份的技术手段,达到系统智能重构的目的,可显著提升系统的可靠性,该方法较适用于大型复杂系统的设计,能够大幅降低系统复杂度和成本。

填充多孔材料后狭长空间内火焰传播特性的试验分析

为探究火焰在填充抑爆材料的狭长空间内的传播特性,采用气体爆炸测试平台,测试填充多孔材料后的火焰特征、火焰速度及爆炸压力,结果表明,与在空旷狭长空间内火焰传播相比,填充多孔材料后,火焰亮度明显降低,火焰传播速度下降,火焰平均速度最大降幅为72.34%,爆炸压力变小,最大爆炸压力的降幅为85.38%,认为多孔材料会加快热量与外界的传递,破坏燃烧的链式反应,可抑制火焰在狭长空间内的传播。

舰船摇摆状态下消防炮水射流轨迹预测

针对舰船在复杂环境条件下消防炮水射流的轨迹变化问题,建立舰船摇摆条件下消防炮水射流三维运动学微分方程组,编制消防炮水射流三维运动轨迹Matlab仿真计算程序,采用四阶Runge-Kutta法,通过引入坐标变换获取船体摇摆时甲板坐标系下的水射流轨迹,计算结果表明,船体横摇对水射流在船宽方向上运动轨迹影响明显,并且消防炮仰角越大,水射流落点位置在船宽方向上偏移量受船体摇摆影响越明显;风速对消防炮射程有明显的影响,顺风时环境风可大大增加消防炮射程;横摇条件下风向对消防炮射程有较大的影响,随着环境风与消防炮夹角的增大,消防炮水射流落点位置在船宽方向上偏移量大幅增加,沿船长方向射程却明显减小。

舰船小型密闭舱室快速灭火抑爆装置的设计及验证

针对舰船上空间不规则区域及小型密闭舱室内可能发生的可燃气体爆燃或爆炸危险,提出一种可快速开启并迅速释放灭火剂的灭火抑爆装置设计方法,结构设计、参数计算分析,以及试验验证表明,所设计的快速灭火抑爆装置开启可靠、响应快速,满足舰船特种舱室内灭火抑爆的需求。