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中文题名:

 

大型豪华邮轮细水雾灭火系统数值模拟分析

    

姓名:

 伍思繁    

学号:

 1049721802707    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 082402    

学科名称:

 工学 - 船舶与海洋工程 - 轮机工程    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工学硕士    

学校:

 武汉理工大学    

院系:

 能源与动力工程学院    

专业:

 轮机工程    

研究方向:

 轮机仿真及自动化    

第一导师姓名:

 袁裕鹏    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2021-03-05    

答辩日期:

 2021-05-17    

中文关键词:

 

大型豪华邮轮 ; 细水雾 ; 火灾 ; 灭火 ; 安全  ;

    

中文摘要:

目前邮轮的建造逐渐趋于向舒适性、豪华型以及大型化方向发展,而随着邮轮的豪华程度和载客量的增加,意外引起火灾发生的几率也进一步增加。有效解决或降低火灾带来的安全事故,将有利于保障邮轮的安全运营和我国邮轮业的稳步发展。细水雾作为替代卤代烷的灭火介质,具有高效、安全和环保的优势而受到重视,并逐渐应用于船舶灭火。为了将细水雾灭火系统更好地应用于邮轮,以及了解细水雾灭火系统作用于邮轮上不同火灾情况的灭火效果,本文以某大型豪华邮轮细水雾灭火系统为研究对象,基于Flowmaster和FDS(fire dynamic simulator)软件开展了该邮轮细水雾消防系统的建模仿真及分析。论文的主要研究工作如下:

(1)基于邮轮及其火灾灭火相关的研究现状,分析了邮轮火灾的成因和危害。以某大型豪华邮轮为研究对象,根据细水雾的灭火效果和灭火特点,选用高压细水雾灭火系统作为邮轮全船灭火保护方式。接着对该系统涉及到的泵组、管道、喷头等关键部件进行了选型,以满足不同情况的灭火需求。

(2)利用Flowmaster软件搭建了淡水舱至邮轮某乘客舱室、主剧院和机舱的消防供水管网和喷头模型。同时按照设计进行了相应参数的设置,并以邮轮不同的着火舱室、喷头开启的不同数量和供水时开启的不同泵组情况作为输入条件,仿真分析了在邮轮典型舱室着火之后细水雾消防供水系统中泵组、喷头等的压力和流量变化情况。认为喷头开启数量很大程度上影响供水压力和流量,而采用逻辑控制方式控制两个泵组的启停能够进一步满足邮轮灭火需求,同时还可以降低其能耗和磨损。 

(3)根据邮轮某乘客舱室、主剧院和机舱的结构及相关布置,利用FDS软件建立了不同舱室的三维模型。分别以各舱室内某处的可燃物着火为火灾对象,并结合消防供水的仿真结果,设置了邮轮各典型舱室的火灾及灭火相关的参数。通过改变不同的着火及细水雾灭火条件进行了不同工况下的仿真,对比分析了不同方案下细水雾对各舱室内不同火灾的灭火效果。结果表明,不同粒径的细水雾对于扑灭邮轮不同位置的火灾具有的灭火效果不同,且消防供水压力很大程度上影响细水雾的灭火效果。

参考文献:

[1] 徐虹, 杨红艳, 韩林娟. 中外邮轮旅游研究回顾与展望——基于研究对象演变的分析[J]. 旅游科学, 2019, 33(02): 1-18.

[2] 钟交. 支持政策渐次落地 我国本土邮轮市场蓄势发力[J].珠江水运, 2019(04): 62-63.

[3] 吴卫国, 潘长学. 大型豪华邮轮设计研发关键技术探析[J]. 船舶工程, 2020, 42(01): 18-21.

[4] 罗小林,甘水来. 大型豪华邮轮结构设计的难点及对策分析[J]. 船舶工程, 2017, 39(08): 1-4.

[5] 何佳芮. 产业链视角下青岛邮轮产业发展问题研究[D]. 中国海洋大学, 2014.

[6] 陈家本. 对自主建造国产豪华邮轮的几点思考[J].焊接技术, 2015, 44(09): 9-11.

[7] 陈波. 豪华邮轮设计流行趋势[J]. 中国船检, 2011(03): 54-58.

[8] 翁雨波. 豪华邮轮设计理念五大趋势[J].中国船检,2019(04): 56-58.

[9] 王诺, 柴志刚, 佟士祺, 赵悦琼. 邮轮船型大型化发展趋势研究[J]. 水运工程, 2009(04): 7-9.

[10] Hee Jin Kang, Jin Choi, Dongkon Lee, Beom Jin Park. A framework for using computational fire simulations in the early phases of ship design[J]. Ocean Engineering, 2017, 129: 335-342.

[11] 刘嘉雯. 邮轮“埃克斯特”的一场噩梦[J]. 水上消防, 2015(04): 41.

[12] 崔燕. 世界邮轮技术发展路径[J]. 中国船检, 2011(09): 44-48.

[13] Russ Cramer, Sam DeLamos, Laura Divel, and James S. O'Rourke. Carnival Cruise Lines: Fire Aboard a Stranded Cruise Ship[J]. Journal of Organizational Behavior Education, 2011, 4: 65-78.

[14] Christian Ottomann, Frank Siemers, Vlado Antonic. Fire on cruise ships - an underestimated risk in travel medicine[J]. Travel Medicine & Infectious Disease, 2015, 13(6): 509-510.

[15] Romanas Puisa, Stuart Williams, Dracos Vassalos. Towards an explanation of why onboard fires happen: The case of an engine room fire on the cruise ship“Le Boreal”[J]. Applied Ocean Research, 2019, 88: 223-232.

[16] 韩芸, 丛北华等. 船舶动力机舱细水雾灭火系统的优化设计与评价[J]. 中国造船, 2009, 50(02): 128-137.

[17] 杜友威. 新型船舶细水雾喷头的设计与研究[D]. 大连海事大学, 2009.

[18] 朱晨. 高端占据 全链发展——英国豪华邮轮产业链发展现状及启示[J].船舶标准化与质量, 2018(05): 50-56.

[19] 蔡二兵. 产业链视角下中国邮轮经济的高质量发展[J]. 中国港口, 2020(04): 14-17.

[20] 张敏健, 杜拥军, 孙家鹏. 关于发展中国邮轮制造业的思考[J]. 船舶工程, 2016, 38(S2): 252-254.

[21] 刘占福. 世界邮轮业发展趋势及其启示研究[J]. 海洋开发与管理, 2014, 31(01): 57-60.

[22] 魏晓鸽, 赖婧怡等.水喷淋系统对温度和烟雾浓度的影响[J].消防科学与技术, 2019, 38(12): 1661-1663.

[23] 程枫. 水喷淋系统对邮轮火灾特性影响的的数值模拟[J].山东工业技术, 2018(10): 196-197.

[24] Yang Zhou, Rongwei Bu, Junhui Gong, Xiaonan Zhang, Chuangang Fan, Xishi Wang. Assessment of a clean and efficient fire-extinguishing technique: Continuous and cycling discharge water mist system[J]. Journal of Cleaner Production, 2018, 182: 682-693.

[25] 田宏, 马格纳斯·阿维德森. 细水雾灭火系统的最新进展[J]. 消防技术与产品信息, 2018, 31(03): 95-96.

[26] 刘全义, 伊笑莹等. 细水雾灭火有效性研究进展[J]. 科学技术与工程, 2019, 19(22): 11-19.

[27] 金福旭. 细水雾灭火系统灭火仿真研究[D]. 华中科技大学, 2011.

[28] 龙芸. 细水雾灭火系统现状及其应用[J]. 消防技术与产品信息, 2004(12): 63-67.

[29] 韦艳文, 姚效刚等.军用舰船细水雾灭火系统研究[J]. 机械制造与自动化, 2006(02): 75-78.

[30] 林锐, 周榕. 船舶细水雾灭火系统研究与分析[J]. 中国修船, 2010, 23(05): 17-19.

[31] 陆强, 廖光煊, 黄鑫, 宛田宾. 舰船细水雾灭火系统研究回顾[J]. 中国工程科学, 2004(09): 88-94.

[32] Arvidson, Magnus. Large-Scale Water Spray and Water Mist Fire Suppression System Tests for the Protection of Ro–Ro Cargo Decks on Ships[J]. Fire Technology, 2014, 50(3): 589-610.

[33] 郭阳. 新型船舶细水雾喷头的设计与研究[D]. 大连海事大学, 2010.

[34] 吴冬. 船舶管网可视化建模研究[D]. 大连:大连海事大学, 2017.

[35] 黄思, 舒亚篮等.基于Flowmaster的消防泵供水系统的模拟计算[J]. 消防科学与技术, 2016, 35(12): 1711-1713.

[36] 吕全亮, 张多朋等. 现代船舶机舱火灾研究综述[J]. 中外船舶科技, 2007(04): 27-30.

[37] 李营, 杨立等. 船舶大舱室油料火灾温度场特性及冷却压制研究[J]. 船舶工程, 2020, 42(03): 56-62.

[38] 袁书生, 丁伟锋, 赵元立. 细水雾抑制舰船会议室火灾的大涡模拟[J]. 中国舰船研究, 2016, 11(05): 120-127.

[39] Jaiho Lee. Numerical analysis of how ventilation conditions impact compartment fire suppression by water mist[J]. Annals of Nuclear Energy, 2020, 136: 107021.

[40] NFPA 10. Standard for portable fire extinguishers. 2007 edition

[41] 伍思繁, 袁裕鹏. 基于FDS的细水雾抑制熄灭船舶机舱火灾的数值模拟研究[J]. 中国造船, 2020, 61(4): 170-187.

[42] Shichuan Su, Liang Wang. Three dimensional reconstruction of the fire in a ship engine room with multilayer structures[J]. Ocean Engineering, 2013, 70: 201-207.

[43] Jinhui Wang, Yu Jiao, et al. An experimental and non-dimensional study on the vertical temperature distribution of a sealed ship engine room fire[J]. Ocean Engineering, 2018, 165: 22-23.

[44] Til Baalisampang, Rouzbeh Abbassi, et al, Mohammad Dadashzadeh. Review and analysis of fire and explosion accidents in maritime transportation[J]. Ocean Engineering, 2018, 158:350-366.

[45] 程远平, 倪照鹏等.性能化防火设计中火灾增长的分析方法[J]. 消防科学与技术, 2004, 23(1): 9-14

[46] 杨天佑. 高速列车火灾烟气防治研究[D]. 西南交通大学,2011.

[47] 霍然, 胡源, 李元洲. 建筑火灾安全工程导论[M]. 中国科学技术大学出版社, 2009.

[48] 张树平. 建筑防火设计[M]. 中国建筑工业出版社, 2009.

[49] 章涛林, 方廷勇, 卢平. 高层建筑火灾烟气迁移特性研究[J]. 安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2008, (05): 58-64.

[50] 张江涛. 基于FDS的办公大楼火灾数值模拟研究[D]. 河北工程大学, 2015.

[51] NFPA. NFPA? 750, Standard on Water Mist Fire Protection Systems [S]. 2010.

[52] Arvidsson, M. Water mist fire protection systems: The development of testing procedures for marine and heritage applications. Lund University. 2020.

[53] https://lup.lub.lu.se/search/ws/files/83611666/e_spik_ex_Magnus_A.pdf

[54] Irena M. Hlavá?ová, Adam Vondra. Future in Marine Fire-Fighting: High Pressure Water Mist Extinguisher with Abrasive Water Jet Cutting[J]. NA?E MORE : znanstveni ?asopis za more i pomorstvo, 2016, 60(3): 102-107.

[55] 高金军, 王闻嘉等.大型豪华邮轮高压细水雾消防灭火系统设计[J]. 船舶工程, 2018, 40(10): 40-46.

[56] H.M. Iqbal Mahmud, Khalid A.M. Moinuddin, Graham R. Thorpe. Experimental and numerical study of high-pressure water-mist nozzle sprays[J]. Fire Safety Journal, 2016, 81: 109-117.

[57] Leonid A. Dombrovsky, et al. A comparative analysis of shielding of thermal radiation of fires using mist curtains containing droplets of pure water or sea water[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2020, 152: 106299.

[58] 宋振国, 蒋丁宇, 张晓滨. 船舶管网系统水力特性研究及其应用[J]. 中国舰船研究, 2014, 000(004): 93-98,103.

[59] Stefania Evangelista, Angelo Leopardi, et al. Hydraulic Transients in Viscoelastic Branched Pipelines[J]. Journal of Hydraulic Engineering. 2015(2): 11-13.

[60] Marco Ferrante, Bruno Brunone. Pipe system diagnosis and leak detection by unsteady-state tests. 2. Wavelet analysis[J]. Advances in Water Resources. 2002 (1):15-16.

[61] Jie Pengfei, Zhu Neng, et al. Establishment and solution of the model for loop pipeline network with multiple heat sources[J]. Energy. 2011 (9):21-23.

[62] 孙雅慧. 船舶动力系统汽水管网热力水力特性研究及优化设计[D]. 哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2015.

[63] 吕文舫, 蒋觉先. 水力计算中水流对弯管作用力的确定[J]. 港口科技动态, 1995, 000(005): 16-18, 21.

[64] 武瑞颖. 给水管网中含阀门管段的水力计算[D]. 太原:太原理工大学, 2015.

[65] Araujo, L.S., Ramos, H. & Coelho, S.T. Pressure Control for Leakage Minimisation in Water Distribution Systems Management[J]. Water Resources Management. 2006 (1): 13-15.

[66] McGrattan K, Hostikka S, et al. Fire dynamics simulator(version 6) user's guide, National institute of standards and technology[M]. Gaithersburg, Maryland, 2010, p1019.

[67] Zhun Lin, Rongwei Bu, et al. Numerical investigation on fire-extinguishing performance using pulsed water mist in open and confined spaces[J]. Case Studies in Thermal Engineering, 2019, 13: 100402.

中图分类号:

 U66    

条码号:

 002000034258    

馆藏号:

 YD10010194    

馆藏位置:

 203    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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