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双燃料船舶机舱消防模拟实验与数值研究
| 论文题名： | 双燃料船舶机舱消防模拟实验与数值研究 |
| 关键词： | 双燃料船舶机舱;消防模拟;设备布置;水喷淋系统 |
| 摘要： | 目前，天然气已经成为替代煤炭资源的众多新能源之一，因此在海上运输方面，双燃料动力船舶也已逐渐替代传统动力船舶。但是海上环境复杂，天然气燃料相比于传统柴油燃料来说更具有爆炸危险性，一旦在船舶机舱发生泄漏造成爆炸事故，会造成巨大的损失。在《蒙特利尔议定书》生效后，细水雾成为减轻海上机舱内气体爆炸的最有效的方案之一，以往实验研究主要集中在喷嘴均匀分布的情况下细水雾对气体爆炸的缓解作用，但没有考虑到细水雾对爆炸的局部作用。因此细水雾局部抑制爆炸的机理也尚未明确，但这恰恰是实际场景中应该注意的问题。基于此，本文针对双燃料船舶机舱火灾爆燃抑爆事故进行模拟实验与数值研究，研究结果将有助于海上平台或天然气燃料船舶机舱设备布置和水喷淋系统的设计，从而降低气体爆炸事故后果危害程度。主要工作和结论如下： （1）搭建半开敞可燃气体爆燃抑爆模拟实验平台，进行细水雾的抑爆实验。为了模拟双燃料船舶机舱中爆炸发生后的可能场景，改变了细水雾的粒径、喷洒位置以及障碍物的位置，进而研究障碍物与细水雾对爆炸过程的联合影响。同时通过监测火焰传播速度与超压的动态特性，来对障碍物与细水雾的联合作用机理进行探究。 （2）实验结果表明，在空管道条件下喷洒细水雾时，8μm 细水雾可以显着抑制火焰传播，而45μm和80μm细水雾则对火焰传播表现出促进作用，其中80μm细水雾的促进作用更强；当在有障碍物实验管道内的四个不同位置局部喷洒细水雾时，8μm细水雾因其粒径较小，可以抑制火焰传播。45μm 细水雾在火焰前驱冲击波的作用下和障碍物发生碰撞导致破碎的更加彻底，开始抑制火焰传播，并且其抑制效果要优于8μm细水雾。80μm 细水雾粒径过大，在接触火焰时充当微小障碍物的作用，因此其保持对火焰的促进作用；三种粒径细水雾均在靠近点火点喷洒时的抑制效果最好；颠倒障碍物的位置后，局部喷洒8μm水雾对火焰燃烧的抑制效果基本不变，而45μm和80μm水雾对火焰燃烧的抑制效果则有所减弱。 （3）以国内某28000cum LNG CARRIER为原型，基于其机舱布置图利用FLACS按照1:1的船舶机舱尺寸建立三维模型，结合第一部分不同工况的实验来对实际场景下细水雾抑爆过程进行数值模拟和分析。结果表明，在复杂的环境中，细水雾粒径存在一个阈值，在此数值下的细水雾粒径抑爆效果最佳，同时细水雾喷洒位置越靠近点火点，抑爆效果越好。此外还对不同障碍物位置工况下的爆燃过程进行模拟，得出在距离点火源相同的位置处障碍物越大，对爆炸后火焰传播的促进效果越明显。 |
| 作者： | 李卓然 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 林叶锦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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