船舶储货舱内火灾初期特性与早期预警研究

摘要

随着经济发展，船舶货运量与日俱增。储货舱内一旦发生火灾，必将导致严重后果。因为火灾初期阶段是抢险救灾的最佳时机，所以有必要对船舶储货舱内火灾初期特性与早期预警进行研究。
　　本文以一个500吨江海直达货船的储货舱发生火灾为背景，采用 FDS软件对船舶储货舱内初期火灾进行了数值模拟并对其早期预警进行了研究。首先对储货舱密封情况下发生火灾的场景进行了模拟，分析了密封舱室里发生火灾时，舱室门开与关对于火灾初期特性的影响；通过顶棚射流的理论计算，分析了实际测点布置位置下的温度和烟雾传感器的有效性和局限性，并分析了火灾初期舱室内的压力分布。然后，为了研究通风对火灾早期预警的影响，对有机械供排风系统的舱室火灾场景进行了模拟，分析了新风循环类型和空调制冷类型的舱室内，不同火源大小、火源位置等工况下火灾的初期特性；分析了火灾没有发生时，通风的开启对火灾预警的影响；接着，分析了相邻舱室发生火灾时，火灾初期阶段两舱室结合处门开启时间和空气幕射流速度对控制火情的作用效果。最后，通过采用固定阈值检测法和变化率检测法来分析前面研究得到火灾发生后舱内温度、烟气浓度及高度等场参数数据，采用温度与烟雾传感器、烟雾与烟气层高度传感器结合的方式来判断火灾等级，以达到火灾早期预警。
　　在研究中发现，火灾初期阶段，舱室门开关与否对火灾初期影响不大；密封舱室中的烟气蔓延速度要比温度传播快很多；当舱室内有通风时，温度测量值达到报警阈值所需时间逐渐缩短，烟气测量值达到报警阈值所需时间逐渐增加，当火源位于舱室角落时，火势蔓延较无通风条件下更为猛烈；舱室内温度场受通风的影响要比火源位置的影响大，而且在本文设定舱室中温度场受风温的影响比风速大；与通风对温度的影响相比，舱室内烟气受通风条件的影响更大；两舱室相邻时，风幕不仅阻碍了烟气向相邻舱室的蔓延，还为着火舱室的火灾燃烧提供大量的氧气，使得燃烧更加猛烈；如果舱室间设有防火门，日常中防火门应该处于常开状态才最有利于火灾早期预警；在研究中还发现，火灾初期阶段内如果依据烟雾传感器进行火灾报警对消防救援是非常有效的，而且烟雾在狭长方向蔓延速度要更快些，但需注意探测点过多安装于舱室中心区域，将不利于火灾的早期探测。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 研究现状

1.3 本文研究目的

1.4 本文研究内容

第2章 火灾初期理论及FDS软件有效性

2.1 火灾初期理论

2.2 FDS软件有效性

2.3 本章小结

第3章 密封舱室火灾初期特性

3.1 模拟场景设置

3.2 舱室门开关对模拟结果的影响

3.3 顶棚射流理论计算与模拟结果对比

3.4 本章小结

第4章 有供排风的舱室火灾初期特性

4.1 新风循环舱室火灾初期特性

4.2 空调制冷舱室火灾初期特性

4.3 无火源通风舱室对火灾预警的影响

4.4 相邻舱室火灾初期特性

4.5 本章小结

第5章 储货舱火灾早期预警研究

5.1 火灾信息处理方法

5.2 温度与烟雾传感器结合

5.3 烟气浓度与高度结合

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢