摘 要

船舶机舱是一种典型的受限空间。由于舱内存在大量的燃油和锅炉、电气设备、电缆等易引发火灾或易爆的设备，致使船舶机舱火灾具有易发、频发、发展迅速、危害性强等特点。

本文针对以船舶机舱为代表的无开口密闭舱室，采用大涡模拟技术，结合FDS火灾模拟软件平台，建立封闭机舱模型，对于机舱内的火灾烟气蔓延过程进行了研究。分别使用0.5m²、1m²、1.5m²和2m²的油盘模拟不同的火源功率，通过测量火灾烟气特征数据，获取机舱烟气下降时间及空间温度分布，确定烟气填充特性，并与已有的实验结论进行对比。

关键词：机舱火灾；烟气填充；数值模拟；空间温度分布；烟气层高度

Abstract

The ship engine room is a typical confined space.Because of the existence of something like large quantities of fuel oil,boilers,electrical equipments,electrical cables and devices easy to cause a fire or explosion in the room,shipboard fire has charactoristics to happen and develop easily,frequently,rapidly and harmfully.

In this paper,with the large eddy simulation technology and Fire Dynamic Simulation software a closed engine room model was found to study fire smoke spread process in th engine room.Using the oil pan of 0.5m²,1m²,1.5m² and 2m² to simulate the different fire power.To gain the falling time of smoke and the spatial temperature distribution and determine characteristics of smoke filling,characteristic data should be measure.Results comliled were compared with the existing test.

KeyWords：Fire in the engine room;Smoke filling;Numerical simulation; The spatial temperature distribution;The height of smoke layer

目录

第1章 绪论 1

1.1 典型案例 1

1.2 国内外文献调研 3

1.3 研究目的和意义 4

第2章 燃烧方程 5

2.1 大涡模拟 5

2.1.1 滤波技术 5

2.1.2 滤波后的N-S方程 6

2.2 混合分数燃烧模型 7

第3章 实验布置 9

3.1 模拟空间 9

3.2 参数测量 10

3.2.1 温度 10

3.2.2 烟气层高度 12

3.3 工况设计 12

第4章 模拟结果分析 13

4.1 火源功率 13

4.2 温度分布特性 14

4.2.1 顶棚温度的变化规律 14

4.2.2 竖直温度的变化规律 16

4.2.3 羽流中心线温度的变化规律 17

4.3 烟气层高度 18

4.4 与实验结果的比较 19

第5章 结论 22

参考文献 23

致谢 25

第1章 绪论

船舶火灾是指船舶在航行、停泊或作业过程中，由于自然或者人为的因素致使船舶本身、船上的物品、船载货物失火或爆炸所造成损害的事故，包括火灾引起的爆炸和爆炸引起的火灾，在船舶海滩事故中较常见且危险性较大。船舶火灾可发生于货舱、机舱和客舱等任何包含可燃物的舱室内，其中，船舶机舱是船舶火灾易发生的场所，其危害性和扑救难度也是最大的。近年来，我国年均发生大小海难事故有近千起，其中船舶火灾30起，在数量上仅占海难总数的3% ，但损失却占10% ，其中机舱火灾占船舶火灾总数的75%左右^[1,2]。

机舱位于船楼下部，是指设有推进机械、燃油装置、蒸汽及内燃机、锅炉、发电机和主要的电动机械、注油站、防摇、冷冻及空调通风机械装置的舱室和类似的舱室以及通往上述舱室的通道，它是船舶的主要动力部位，可称为船舶的“心脏”^[3]。由于船舶机舱具有燃油储量大、结构复杂、舱室狭小、可燃物多而集中、通风复杂等特点，且舱内运转着各种的动力机械和电器设备，这种特殊的结构状态决定了船舶机舱火灾不同于一般的建筑火灾，具有如下特性：

1）发生机率高，机舱内有漏油情况时遇明极易引发火灾或爆炸；

2）火灾载荷大、舱内热量不易散发，火灾发展蔓延迅速尤其是能通过铁制隔舱壁的传热蔓延到其他舱室；

3）燃烧产生大量的浓烟，接近火源的通路不多甚至是难以接近且燃烧性能各异，增加了寻找火源和进行扑救工作的困难；

4）起火后易引发爆炸事故和沉船事故，威胁到附近船只、设施或岸上的人身财物安全，造成更大的损失；

5）逃生不易，船舶在水上航行时若无救生船就只能跳水，并不能保证安全。

因此，一旦机舱发生火灾，若不能及时地进行扑，极有可能造成巨大的生命财产损失，甚至船毁人亡。

1.1 典型案例

海洋运输是一种历史悠久的运输方式，有着运输量大、通过能力强、运输费用低廉的优点，虽存在速度较慢和受气候影响较大的不足，但它在运输中所占的地位是不可替代的，目前在国际贸易总量中三分之二的货物是利用海运完成。伴随着海运事业的蓬勃发展，它在国民经济中发挥着越来越重要的地位，因此船舶火灾也越来越受到关注和重视。世界上大型船舶火灾频繁发生，下面笔者查找了一些进入二十一世纪以来所发生的典型案例及其造成的损失。

2002 年 11 月24日，中国深圳东部大鹏湾外巴拿马籍四万吨液化石油气船失火，究其原因是轮船辅机供油管的破裂导致燃油喷射到高温排烟管上。船上装载的2080吨重油和245吨轻柴油使深港海域面临油污威胁。

2003年初，英国“宾夕法尼亚号”集装箱运输船因机舱火灾诱发了大型的火灾，大火持续燃烧三个月，导致这条造价4300万美元的船几近报废。