火灾状况下船舶厨房烟气控排的数值模拟研究

摘要

目前，船舶工业在民用和军用方面都有了较大的发展，船舶安全越来越来受到人们的关注，其中火灾是危害船舶安全的重要因素，往往会造成较大的经济损失和人员伤害。船舶舱室设计往往会受到空间限制，增设防排烟系统会占用较多空间，因此，在现有空调通风系统上，进行集成优化设计，将部分风机、风道、风口用于火灾发生时的防排烟系统，对于节省空间、减少设备费用，具有较强的实用性。由于船舶厨房中通常会有明火作业，且电器设备较多，火灾安全隐患较大，因此加强对火灾状况下船舶厨房烟气控排方案的研究，可以有效控制火灾烟气蔓延，减少人员伤亡和财产损失。 本文采用火灾数值模拟软件PyroSim进行研究，首先通过实验与数值模拟对比分析的方式，验证该软件对于计算豆油燃烧的准确性，并对计算中采用的网格尺寸进行敏感度测试，在满足计算准确性要求的前提下，筛选出合适的网格尺寸，以减少网格数量，节约计算时间。其次，总结归纳现有船舶厨房空调通风、防火设计规范，参考相关建筑防排烟设计标准，并结合本文选取的某9200TEU集装箱船的厨房结构特点，得出风口、风机、风道的合用方式，并从总排烟量、排烟口临界排烟量、补风量、集气罩及烟道耐温性等方面，对方案的可行性进行理论论证。最后，对船舶厨房的烟气控排方案进行模拟研究，研究了集气罩位置、补风位置和补风速度对于排烟系统性能的影响，通过综合分析比较，得出最适用于该类型船舶厨房的烟气控排方案。 在研究中发现，采用PyroSim软件计算豆油燃烧，计算值与实验值在火源引燃和衰减阶段符合较好，在峰值附近计算值略高于实验值，可以满足计算的准确性要求。在设计该类型船舶厨房烟气控排方案时，可以采用变频风机，将排烟系统与排风系统共用风机、风管及风口，补风系统可以与送风系统共用风机、风管，排烟口可根据需要单独布置。当集气罩为位于厨房顶棚一角，补风口位于门对侧壁面，且补风速度较小时，该类型船舶厨房的防排烟系统性能最好。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 论文研究内容及研究方法

第2章 火灾热流场数学物理模型

2.1 多组分可压缩粘性流模型

2.2 大涡模拟主要原理

2.3 燃烧模型

2.4 辐射传输模型

2.5 本章小结

第3章 PyroSim软件计算模型的有效性验证

3.1实验介绍

3.2 数值模拟参数设置

3.3 计算结果与实验数据的对比分析

3.4 本章小结

第4章 火灾状况下船舶厨房烟气控排方案的设计

4.1 船舶厨房相关设计要求

4.2 建筑烟气控排设计要求

4.3 本文所选船舶厨房的基本情况

4.4 船舶厨房烟气控排方案的理论可行性验证

4.5 本章小结

第5章 火灾状况下船舶厨房烟气控排方案的数值模拟

5.1火源及边界条件参数的设置

5.2 集气罩在厨房顶棚中部时的排烟方案数值模拟

5.3集气罩在厨房顶棚一角时的排烟方案数值模拟

5.4排烟方案综合对比分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢