海上平台烟气扩散对直升机起降安全的影响研究

发布时间：2021-10-30 16:11

　　海上直升机是连接海上平台与陆地的重要交通工具。保证直升机能够在海上平台安全起降是海上平台在设计期间必须考虑的一个重要环节。直升机在海上平台上方起降过程中主要受两方面因素影响,一是平台上发电设备排出的高温烟气,二是直升机甲板周围的湍流流场。本文针对某一海上平台烟气扩散对直升机起降安全的影响完成以下研究:（1）针对烟气扩散问题,通过对各种计算流体力学湍流模型进行对比分析,提出运用考虑湍流粘性各向异性的雷诺应力湍流模型进行数值模拟。（2）针对烟气扩散的特点,建立了单纯的大尺寸三维空间高温烟气扩散模型。使用FLUENT软件开展基于雷诺应力模型的模拟计算,得到烟气质量流率、大气风速以及烟气温度对烟气扩散的影响规律,发现温度是影响扩散规律不可忽视的因素。（3）在上述分析的基础上,建立海上平台高温烟气扩散模型,对可能导致直升机起降事故的各个风况下的烟气扩散进行数值模拟和量化分析,从中确定影响直升机起降安全的五种风向。根据CAP437（英国CAA）标准对模拟结果进行判定,得到分别由高温烟气扩散和大气湍流导致的直升机年不可用概率。（4）以直升机年不可用概率小于8%为优化目标,对平台烟囱尺寸进行优化设计。... 

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

固定导管架式海上平台Fig.1.1Fixedjacketoff-shoreplatform

海上平台常用直升机Fig.1.2Helicopterofoff-shoreplatform

图 2.1 湍流对气体扩散的影响Fig. 2.1 Effect of turbulent flow on gas dispersion风不仅对海上平台烟气扩散有影响还会与海上平台自身相互作用，致使海上平台周围及上空形成复杂的湍流流场。这种复杂的三维气流会对直升机的起降安全产生一定的影响，因此需要对海上平台直升机甲板上方的湍流进行分析。除上述影响因素之外，大气的温度与湿度也会对气体扩散产生一定的影响。一般情况下，大部分气体的扩散系数随着环境湿度的增加而增加，因此湿度较大的环境有利于烟气的扩散。大气温度主要影响大气在垂直方向上的对流运动，从而对烟气扩散产生影响。2.2 计算流体力学流体力学是以纳维-斯托克斯方程（N-S 方程）为基础的科学。对于一般的流体力学计算问题，除了需要对 N-S 方程求解之外，还需要对相应的控制方程进行求解。如果再考虑介质材料性质以及粘性作用，就导致流体力学基本方程组非常

【参考文献】：
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博士论文
[1]舰船空气尾流场特性数值研究[D]. 王金玲.哈尔滨工程大学 2016
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硕士论文
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本文编号：3467031