CN110930850A - 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置 - Google Patents

一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110930850A
CN110930850A CN201911347208.XA CN201911347208A CN110930850A CN 110930850 A CN110930850 A CN 110930850A CN 201911347208 A CN201911347208 A CN 201911347208A CN 110930850 A CN110930850 A CN 110930850A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind
fire
simulation system
deck
influence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911347208.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈潇
丁智伟
陆守香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201911347208.XA priority Critical patent/CN110930850A/zh
Publication of CN110930850A publication Critical patent/CN110930850A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；本实验装置是专门系统研究环境风对船舶甲板受限环境火行为影响的小尺寸实验台。在前人基础上克服了全尺寸实验代价高昂和数值模拟工具不能精确反应真实火灾场景的特点，又保证了实验的可重复性，对于开展实验室科学研究和实际船舶甲板受限环境火灾预防及发生火灾后的扑救具有较大的应用价值和指导意义。

Description

一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置
技术领域
本发明涉及火灾安全技术领域，具体涉及一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，用于水平环境风强迫对流影响下船舶甲板受限环境内火灾行为的研究。
背景技术
随着海上运输业的蓬勃发展，船舶火灾安全尤其是集装箱货船的火灾安全问题也日渐凸显。船舶甲板由于堆积了众多的货物，甲板上一旦发生火灾，周围堆砌的货物对于火源构成了受限环境。
事实上，船舶火灾多发生在航行途中，所以不可避免会受到环境风的影响。受限条件下环境风对火灾的影响与开放空间条件下环境风对火灾的影响不尽相同，环境风作用下受限环境内的火行为不仅受到水平强迫对流的影响，还受到周围受限环境的遮挡作用，这些均使得受限条件下的火行为与开放空间条件下的火行为有所不同，且受限条件下影响火行为的对流机制更为复杂。
前人的研究仅对开放空间条件下环境风对火行为的影响进行了探讨，对于受限条件与环境风耦合作用对火行为的影响鲜有研究。胡隆华等人研究了风作用下方形汽油和甲醇油池火的燃烧速率，发现小尺寸甲醇油池火的燃烧速率随着风速增长速度更快。唐飞利用方形丙酮油池火在风作用下进行燃烧实验，并提出了相应风速条件下丙酮油池火燃烧速率的经验公式。Oka和Ferrero基于风作用下不同尺寸燃料的火焰倾角实验结果分别给出了火焰倾角与风速的经验公式。近年来，受限环境内火行为也得到一部分人的关注。高子鹤和纪杰实验发现贴壁情况下的火焰高度大于开放空间环境的火焰高度。范传刚研究了庚烷油池火与壁面之间不同距离情况下的火焰高度，并提出了不同距离条件下油池火焰高度的经验公式。然而，受限环境内的火行为研究却没有考虑外界环境风的影响。
事实上，受限环境火灾也极有可能受到环境风的影响，以往的实验数据不能充分揭示并用于分析环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制，更重要的是，全尺寸火灾实验需要调动大量的人力、物力和财力，且实验不易开展、可重复性差。所以，开展满足相似性理论的小尺度实验研究，能更好地揭示环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制。同时，小尺度实验具有易操控性、良好的可再现性以及测量结果的可信度高等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，为了能够在实验室尺度下充分研究环境风对船舶甲板受限火行为的影响机制，也即水平风强迫对流作用下的受限空间内火灾行为。
本发明采取以下技术方案：
一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；其中：
所述环境风模拟系统，其主体为直径60cm的圆柱形风机管道，包括设置在管道内部的轴流风机和多阵列稳流管结构，用于提供均匀风流；
所述甲板受限环境模拟系统，是由不锈钢制成的“L”型结构装置，“L”型结构装置底板上放置一油盘，油盘内放置用于燃烧的液体燃料；
所述数据采集系统包括质量测量系统、风速测量系统及摄像系统，其中：所述质量测量系统是在“L”型结构装置下放置称重天平，用于实时记录燃烧过程中油盘内燃料质量变化；所述风速测量系统是在环境风模拟系统出口由上至下均布四个风速测点；所述摄像系统是在“L”型结构装置一侧架设一摄像机，用于实时记录受限模拟环境内火灾行为。
其中，所述环境风模拟系统内轴流风机设置调速阀门，风速可调。
其中，所述环境风模拟系统圆柱形管道底部设置用于支撑风机的多个支撑架。
其中，所述甲板受限环境模拟系统是以不锈钢为材质。
其中，所述甲板受限环境模拟系统中受限方位可变。
其中，所述甲板受限环境模拟系统竖直方向高度可调。
其中，所述装置底板上放置一油盘，可根据不同工况要求更换不同尺寸与形状的油盘。
其中，所述液体燃料可为正庚烷、柴油、航煤等碳氢类液体。
本发明的优点和积极效果为：
1、本发明直接采用池火作为火源，能够模拟在环境风作用下的真实火灾时的受限火行为。
2、本发明在风机上设置调速阀门，从而可以研究不同环境风速情况下的受限火行为。
3、本发明受限模拟环境为可拆式结构，通过设置不同竖向不锈钢侧挡板组合以及高度，可用于研究环境风作用下不同受限条件下的火行为。
4、本发明相比大尺寸实验平台耗费少，可重复性强，操作方便，利于科学研究。
附图说明
图1为本发明所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的整体结构示意图；
图2为本发明所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的受限模拟环境竖向障碍板不同组合示意图；其中，图2(a)为不锈钢侧挡板在火源下风向，图2(b)为不锈钢侧挡板在火源上风向，图2(c)和图2(d)均为不锈钢侧挡板平行于风向；
图3为本发明所述采用环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置的受限模拟环境竖向障碍板不同高度示意图。
图中标号：1-稳流风机管道；2-轴流风机；3-多阵列稳流管；4-支撑架；5-不锈钢侧挡板；6-不锈钢底板；7-油盘(火源)；8-称重天平；9-速度测点；10-摄像机。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明进一步地说明。
参见图1，本实施例中环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置包括环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统。
参见图1，稳流风机管道1主体为直径60cm的圆柱形风机管道，包括设置在管道内部的轴流风机2和一面多阵列稳流管3，稳流风机1下方设置支撑架4，便于移动。风机出口设置4个速度测点9。甲板受限环境模拟系统是由钢化玻璃制成的“L”型结构装置，其竖向不锈钢侧挡板5可与不锈钢底板6更改组合以变方向，且竖向不锈钢侧挡板5高度可调。不锈钢底板6上放置油盘7，下方放置称重天平8。油盘7侧面放置摄像机10，用于记录实验中的火焰图像。
参见图2，甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5与不锈钢底板6可以更改不同的组合方式。其中，图2(a)为不锈钢侧挡板在火源下风向，图2(b)为不锈钢侧挡板在火源上风向，图2(c)和图2(d)均为不锈钢侧挡板平行于风向；
参见图3，甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5高度可调，调节范围在0-60cm。
参见图1，实验准备阶段，更改甲板受限环境模拟系统的竖向不锈钢侧挡板5与不锈钢底板6的组合方式，以及竖向不锈钢侧挡板的高度。在不锈钢底板6上放置油盘7，倒入燃油。实验开始时，首先开启轴流风机2并调节至指定风速，启动摄像机10和称重天平8以及数据采集系统。然后利用点火装置引燃油盘7内的燃油。引燃后，速度测点9实时记录环境风速值，称重天平8实时记录燃料的质量变化，摄像机10实时记录火灾行为。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

Claims (8)

1.一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述的实验装置包括：环境风模拟系统、甲板受限环境模拟系统以及数据采集系统；其中：
所述环境风模拟系统，其主体为直径60cm的圆柱形管道，包括设置在管道内部的轴流风机和多阵列稳流管结构，用于提供均匀风流；
所述甲板受限环境模拟系统，是由不锈钢制成的“L”型结构装置，“L”型结构装置底板上放置一油盘，油盘内放置用于燃烧的液体燃料；
所述数据采集系统包括质量测量系统、风速测量系统及摄像系统，其中：所述质量测量系统是在“L”型结构装置下放置称重天平，用于实时记录燃烧过程中油盘内燃料质量变化；所述风速测量系统是在环境风模拟系统出口由上至下均布四个风速测点；所述摄像系统是在“L”型结构装置一侧架设一摄像机，用于实时记录受限模拟环境内火灾行为。
2.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述环境风模拟系统内轴流风机设置调速阀门，风速可调。
3.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述环境风模拟系统圆柱形管道底部设置用于支撑风机的多个支撑架。
4.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述甲板受限环境模拟系统是以不锈钢为材质。
5.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述甲板受限环境模拟系统中受限方位可变。
6.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述甲板受限环境模拟系统竖直方向高度可调。
7.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述装置底板上放置一油盘，可根据不同工况要求更换不同尺寸与形状的油盘。
8.根据权利要求1所述的环境风对甲板受限火行为影响的实验装置，其特征在于：所述液体燃料可为正庚烷、柴油、航煤等碳氢类液体。
CN201911347208.XA 2019-12-24 2019-12-24 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置 Pending CN110930850A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911347208.XA CN110930850A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911347208.XA CN110930850A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110930850A true CN110930850A (zh) 2020-03-27

Family

ID=69861864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911347208.XA Pending CN110930850A (zh) 2019-12-24 2019-12-24 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110930850A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014423A (zh) * 2020-07-24 2020-12-01 国网湖南省电力有限公司 灭火剂灭火性能测试装置
CN114062587A (zh) * 2021-10-21 2022-02-18 西南交通大学 引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置
CN115876646A (zh) * 2022-12-23 2023-03-31 中国科学技术大学 一种气体危险化学品泄漏火灾行为特征模拟实验装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112014423A (zh) * 2020-07-24 2020-12-01 国网湖南省电力有限公司 灭火剂灭火性能测试装置
CN114062587A (zh) * 2021-10-21 2022-02-18 西南交通大学 引燃离散可燃物形成多火源燃烧实验模拟装置
CN115876646A (zh) * 2022-12-23 2023-03-31 中国科学技术大学 一种气体危险化学品泄漏火灾行为特征模拟实验装置
CN115876646B (zh) * 2022-12-23 2024-02-06 中国科学技术大学 一种气体危险化学品泄漏火灾行为特征模拟实验装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110930850A (zh) 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置
Ransley et al. Survivability of wave energy converters using CFD
Middha et al. CFD calculations of gas leak dispersion and subsequent gas explosions: validation against ignited impinging hydrogen jet experiments
JP3230500U (ja) 風波流動の完全連成動力の模擬実験システム
Skjold et al. Blind-prediction: estimating the consequences of vented hydrogen deflagrations for inhomogeneous mixtures in 20-foot ISO containers
Cao et al. Pressure characteristics during vented explosion of ethylene-air mixtures in a square vessel
CN109657262B (zh) 船舶自由场水下声辐射远场判据方法
Pera An experimental database dedicated to the study and modelling of cyclic variability in spark-ignition engines with LES
CN104502047A (zh) 验证球形储罐抗震设计的实验装置及实验方法
CN107101873B (zh) 一种测量材料在水下爆炸作用下动态响应的实验装置
CN108320650A (zh) 一种环境风作用下船舶顶部开口舱室火灾实验模拟装置
CN212229913U (zh) 一种环境风对船舶甲板受限火行为影响的实验装置
CN106932161A (zh) 乏燃料贮存格架流固耦合参数振动台测量装置及方法
CN108304616B (zh) 一种考虑流固耦合效应的快堆堆本体抗震试验模化方法
Devolder et al. Numerical simulation of an array of heaving floating point absorber wave energy converters using openfoam
Gallego et al. An intercomparison exercise on the capabilities of CFD models to predict deflagration of a large-scale H2-Air mixture in open atmosphere
CN211787627U (zh) 一种模拟不同倾斜角度的船舶甲板池火行为的实验装置
CN211784926U (zh) 一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置
CN105529053A (zh) 压水反应堆燃料组件模拟体及其设计方法
CN110927007A (zh) 一种模拟不同海况情况下船舶甲板池火行为的实验装置
CN114279733B (zh) 研究浮动核电平台动力学响应的试验装置、方法及应用
Frolov et al. Pulsed detonation hydroramjet: Design optimization
Fant et al. Static Application of Transient Hydrodynamic Loads on Vessel Internal Structures As a Result of Pulse Jet Mixer Overblow: High-Frequency Load Acoustic Event
Middha et al. Validation of CFD calculations against ignited impinging jet experiments
Budny et al. Design of a multi-purpose experiment for use in a fluid mechanics lab

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination