基于FDS的机舱罩火灾模拟及其阻燃性能研究

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随着经济的发展,能源短缺问题日益严重,各国注重新能源的开发利用,其中风能作为清洁能源受到人们青睐,风力发电行业也得到快速发展,近些年,风力发电机组火灾事故频发,其原因是风力发电机组叶片与机舱罩材料为玻璃钢,由玻璃纤维布与不饱和聚酯树脂复合而成,其中玻璃纤维不易燃烧,不饱和聚酯树脂为易燃材料,在风电机组工作过程中,因为漏油、摩擦、雷电等原因,引发火灾,风电机组造价昂贵,本文运用火灾模拟软件FDS对机舱罩火灾情况进行模拟,得到机舱罩火灾时烟气流动情况、温度场分布,为制定安全措施提供依据,同时设计正交实验得到阻燃树脂配方体系,提高机舱罩的阻燃性能。  不饱和聚酯树脂中加入不含卤阻燃剂提高材料的阻燃性能,以求得到阻燃树脂配方体系,分别研究氢氧化铝(ATH)、DMMP、硼酸锌的加入量对不饱和聚酯树脂工艺性能(粘度、凝胶时间、放热峰温度)、力学性能(拉伸强度)、阻燃性能(极限氧指数)的影响,根据实验结果,设计三因素、三水平正交实验,通过正交实验方法,得到最优阻燃树脂配方体系,其中ATH:30%、DMMP:15%、硼酸锌15%,该阻燃树脂配方体系制作玻璃钢极限氧指数达到33.5%,树脂粘度210mpa.s,玻璃钢拉伸强度360MPa,可以同时满足工艺性能、阻燃性能、力学性能要求。  设计机舱罩模型实体火灾实验,用热电偶收集样点燃烧过程中的温度变化,同时记录燃烧过程中火焰情况以及材料燃烧后破坏情况,与FDS模拟结果进行对比分析,验证模拟结果的有效性,通过实验得到,阻燃树脂配方可以降低材料燃烧过程中的温度,且能有效减小机舱罩背面温升,采取阻燃处理,背面温升不超过280℃。  运用FDS火灾模拟软件对机舱罩进行建模分析,得到机舱罩火灾时内部烟气流动情况、样点温度场分布,以及火灾过程中火焰情况,能够直观的反应机舱罩火灾发生后火焰及烟雾的蔓延情况,结果表明火灾发生240s后烟雾较浓,可见度较低,机舱罩内部塔筒口处温度最低,顶盖口处温度最高,最高温度达到1000℃,也为最危险部位,最容易烧毁,根据模拟与实体实验结果,采取补强措施。
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