某海洋平台火灾热流场数值模拟与人员疏散分析

发布时间：2020-05-27 15:16

【摘要】：世界经济的快速发展必然带来对能源的巨大需求,随着陆地油气资源的减少,开发海洋资源成为一种必然的趋势。海洋平台下层甲板作为海洋平台的一部分,承载了海洋平台的上层生活区。由于其结构特殊,包含有大量中庭结构。一旦发生火灾,烟气将迅速蔓延,威胁控制室、储油舱室等要害部位,在很短时间内就会对人员的逃生构成威胁。因此对下层甲板的火灾热流场分析及人员的疏散的研究具有十分重要的意义。本文主要针对某海洋平台下层甲板结构火灾场,采用大涡模拟的方法,主要研究其主机舱室与下层甲板的火灾烟气的蔓延和扩散,以及主甲板与中间甲板上各逃生梯道的温度、一氧化碳浓度、氧气浓度、能见度等物理量,并分析影响人员疏散安全的因素以及疏散的结果。通过对比分析疏散所用时间与疏散所需时间来进行安全评估。本文的主要研究工作和结果如下:(1)通过对主机舱室火灾场特性的计算分析,在150s时刻机舱内火灾进入全面发展期,200s后,发生了外部燃烧现象。同时,基于温度、一氧化碳浓度、能见度、氧气浓度临界分析,认为能见度是对主机舱室内人员安全最具威胁的火灾特性参数,且在80s时间内,人眼特征高度处的能见度快速降至0m。人员从主机舱室逃生时,最佳的逃生出口是机舱的后门。(2)计算分析了海洋平台下层甲板火灾演变特性,剖析了主机舱室内有、无通风两类工况对火灾发展的影响。两类工况中均发生了火焰外部燃烧现象,但有通风的火灾场景中发生外部燃烧现象的时间延后,使得温度、一氧化碳浓度的增长速度明显减缓,能见度、氧气浓度的下降速度放缓。同时,通过对比火源位于主机舱室和泥浆搅拌舱室两类火灾场景,发现当火源的位置发生改变后,海洋平台下层甲板的左舷较于右舷更危险,在160s时整个左舷就被烟气所覆盖。(3)计算分析了主机舱室内部有、无通风两种工况下在1.6m高度处下层甲板的温度场,可知在机舱内部无通风工况下,主机舱室内部的温度相对较高。而在主机舱内有通风的工况下,周围舱室的温度较低,表明通风保护了这些舱室的结构,但高温对主机舱室内部的破坏加剧。(4)通过对各逃生通道的温度、一氧化碳浓度、能见度、氧气浓度进行分析,认为能见度是对人员从梯道逃生时威胁最大的参数。对比分析了主机舱室内有、无通风两类工况,发现通风可以延长人员的可用疏散时间,使人员有更多的时间逃生。论文的研究结果可为海洋平台下层甲板的结构火灾热流场以及人员的疏散提供一定的参考与指导。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE58

【参考文献】