飞机消防训练模拟器结构设计及火灾安全性研究

发布时间：2017-08-21 15:40

  本文关键词：飞机消防训练模拟器结构设计及火灾安全性研究

  更多相关文章： AFTS 火—热—结构耦合 数值模拟 结构设计 火灾安全性

【摘要】：近些年,由于失事等原因导致的飞机地面起火事故频繁发生,给乘客生命安全造成了威胁,也给机场消防救援保障能力提出了更高的要求。为了提高机场消防人员应对飞机火灾的能力,世界各国均加强了对飞机实体火灾消防训练装备的研究力度。目前国内尚无飞机消防训练模拟器(AFTS)的相关设计规范和安全标准,这使其设计周期长、建造成本高、安全分析和评估较为被动。因而在设计初期,充分考虑结构受火灾热载荷及热辐射作用带来的影响,利用数值模拟方法分析结构在火场中的行为,对于AFTS这一类实体火灾训练装备的设计和安全分析具有一定的指导作用。在结构设计部分,按照机场救援与消防系统(ARFF)的组成结构和整体功能要求,对系统关键设备——AFTS进行了分析研究,提出了一体式飞机消防训练模拟器(IAFTS)的设计方法,使之满足飞机实体火灾消防训练的功能要求;确定了以波音737-800型客机作为主体结构原型机、MA60型客机作为辅助机型的总体结构,在PRO/E平台上建立了AFTS的详细三维设计模型。在结构火灾安全性研究部分,首先运用火灾数值模拟的相关理论,对AFTS舱内火灾和舱外燃油泄漏火灾进行了火—热耦合数值模拟,并在FDS平台上,分别得到舱体骨架结构所处环境的温度分布、舱体受燃油泄漏池火的热辐射分布。然后对火灾温度场向结构内部传热过程进行了推导,分析了结构受热载荷作用的热物理特性和力学性能;在此基础上,总结出火—热—结构耦合的分析流程,并在ANSYS有限元分析平台上对AFTS舱体钢骨架结构进行数值仿真分析,得到了舱体骨架结构的热应力与热应变。最后,运用钢结构火灾安全性校核方法,对AFTS舱内火灾结构安全性进行了校核;运用热辐射损伤评估方法,对AFTS舱外燃油泄漏火灾的结构安全性进行了分析评估。全文总结归纳了AFTS结构设计和火灾安全性研究方法,旨在为机场消防员提供安全高效的飞机实体火灾消防训练设备及其技术支持,从而大幅提高机场应急救援水平。
【关键词】：AFTS 火—热—结构耦合 数值模拟 结构设计 火灾安全性
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：V328
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 缩略词表9-10
• 符号、变量注释表10-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究课题的提出11-13
• 1.2 国内外相关研究概况13-19
• 1.2.1 国内外AFTS的结构特点和配备现状13-17
• 1.2.2 AFTS结构火灾安全性研究方法概况17-19
• 1.3 论文的研究内容及技术路线19-22
• 1.3.1 研究内容19-21
• 1.3.2 全文技术路线21-22
• 第二章 AFTS的结构设计22-39
• 2.1 引言22
• 2.2 ARFF训练系统的组成结构22-25
• 2.2.1 AFTS的分体式结构布局23-24
• 2.2.2 一体式飞机消防训练模拟器(IAFTS)24-25
• 2.3 AFTS的功能设计25-31
• 2.3.1 燃烧区结构与功能设计26-29
• 2.3.2 模拟器的设施构成和功能设计29-31
• 2.4 AFTS的机体结构设计31-38
• 2.4.1 AFTS主体结构原型机的确定31-32
• 2.4.2 AFTS机体结构详细设计32-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 AFTS结构火灾数值模拟39-68
• 3.1 引言39
• 3.2 AFTS结构火灾数值模拟的理论研究39-59
• 3.2.1 失事客机火灾的燃烧特点和发展过程40-44
• 3.2.2 火灾数值模拟的数学模型44-51
• 3.2.3 FDS火—热耦合数值模拟的理论基础51-59
• 3.3 基于FDS的AFTS结构火灾数值模拟59-67
• 3.3.1 AFTS舱内火灾数值模拟59-65
• 3.3.2 AFTS舱外燃油泄露火灾数值模拟65-67
• 3.4 本章小结67-68
• 第四章 AFTS的火—热—结构耦合仿真68-83
• 4.1 引言68
• 4.2 火—热—结构耦合数值计算方法的理论研究68-77
• 4.2.1 火灾温度场向结构内部传热的理论推导68-73
• 4.2.2 结构受热载荷作用的热物理特性和力学性能73-76
• 4.2.3 火—热—结构耦合的分析流程76-77
• 4.3 基于ANSYS的AFTS舱体热—结构耦合数值模拟77-82
• 4.3.1 ANSYS热—结构耦合分析概述77-78
• 4.3.2 基于ANSYS的舱体骨架热—结构耦合数值模拟过程78-82
• 4.4 本章小结82-83
• 第五章 AFTS结构火灾安全性评估83-87
• 5.1 引言83
• 5.2 AFTS结构火灾安全性校核与评估83-86
• 5.2.1 AFTS舱内骨架结构火灾安全性校核83-84
• 5.2.2 AFTS舱外燃油泄露池火灾安全性评估84-86
• 5.3 本章小结86-87
• 结论87-89
• 致谢89-90
• 参考文献90-94
• 攻读硕士学位期间的学术成果94

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3 王百争;;新舟60飞机C级飞行训练模拟器建模与仿真[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年

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2 吴玉国;开出一片新天地[N];中国航空报;2008年

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4 刘培香　刘忠奎 记者 赵宇清;哈工大技术为天宫系列“护航”[N];黑龙江日报;2011年

5 通讯员 刘培香　刘忠奎 记者 李丽云;哈工大四项技术护航天宫一号[N];科技日报;2011年

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本文编号：713739