船舶封闭舱室火灾温度分布特性实验研究

摘要

腔室火灾属于常见的火灾场景，在建筑火灾安全中得到了广泛的关注和研究。前人针对有门窗等开口的建筑空间火灾进行了大量研究并建立了相关的火灾模型，然而很少研究涉及到没有对外开口或仅有顶棚开口的封闭空间火灾。
　　 本文针对以船舶机舱为代表的无开口或者仅仅具有顶棚开口的封闭舱室，在自行研制的封闭空间火灾实验系统中进行了小尺度模型实验研究，目的是为了揭示对封闭空间火灾燃烧特性及火灾烟气的运动规律。实验在一个内尺寸为1000mm(L)×1000mm(W)×750mm(H)封闭舱室内进行，研究了无开口条件下的火灾燃烧特性，重点研究了舱室内气体温度分布特性和火灾烟气在舱室中的运动规律。通过理论分析、类比、无量纲法则等方法对实验数据进行了分析，归纳出了封闭舱室火灾中的温度分布特性和烟气运动规律，主要包括以下几点内容：
　　 封闭舱室火灾中，温度经历了三个过程，分别是快速升温阶段、稳定升温阶段、临近熄火衰退阶段。水平方向上，舱内大部分空间中同一水平高度具有相同温度值。竖直方向上，舱室可以分为上部的高温区和下部的匀梯度区，高温区内部具有相同的温度，温度与高度无关；匀梯度区内部温度为高度的一次函数，二者呈线性增长关系。
　　 熄火时刻舱内的温度分布可用分段函数表示，通过研究建立了熄火时刻温度分布函数模型。熄火时刻无量纲的温度分布满足统一的波尔兹曼方程，建立了熄火时刻温度的预测模型，为船舶火灾中封舱灭火之后重新开舱时间的确立提供了理论依据。
　　 封闭舱室火灾中，烟气运动与传统有竖直开口建筑火灾有很大不同。传统双区域模型热烟气层和冷空气层的划分不再适用。此时，烟气由最初的热烟气层、过渡层和冷空气层三部分随时间逐步发展成为热烟气层和过渡层两部分，冷空气层消失。封闭舱室火灾中，舱内气体各分界面位置随时间以指数哀减的形式由上往下移动，研究分别建立了不同火源功率下的界面移动模型。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1 船舶失火原因

1.1.2 船舶火灾特点

1.2船舶封闭空间火灾研究现状

1.2.1 国外方面

1.2.2 国内方面

1.3研究目的及意义

1.3.1 船舶火灾研究的意义

1.3.2 温度测量的意义

1.3.3 烟气测量的意义

1.4研究内容与技术路线

1.5章节安排

第2章封闭空间火灾气体温度分布特性实验方法

2.1引言

2.2实验系统

2.3实验舱室

2.4火源场景设计

2.4.1 船舶舱室火灾场景

2.4.2 实验火源设计

2.5温度测量方法

2.5.1 温度测量方法简介

2.5.2 热电偶选择

2.5.3 温度信号采集方法

2.6实验步骤

第3章全封闭舱室火灾气体温度分布特性

3.1火灾温度发展过程

3.2温度水平分布

3.3温度竖直分布

3.4熄火时刻温度分布

3.5本章小结

第4章封闭舱室火灾烟气运动研究

4.1引言

4.2烟气运动特点

4.2.1 竖直开口建筑烟气运动

4.2.2 封闭舱室火灾烟气运动

4.3封闭舱室火灾烟气层分界面移动特性

4.4本章小结

第5章结论及展望

5.1本文结论

5.2本文创新点

5.3展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果