【摘 要】
:
目前,天然气已经成为替代煤炭资源的众多新能源之一,因此在海上运输方面,双燃料动力船舶也已逐渐替代传统动力船舶。但是海上环境复杂,天然气燃料相比于传统柴油燃料来说更具有爆炸危险性,一旦在船舶机舱发生泄漏造成爆炸事故,会造成巨大的损失。在《蒙特利尔议定书》生效后,细水雾成为减轻海上机舱内气体爆炸的最有效的方案之一,以往实验研究主要集中在喷嘴均匀分布的情况下细水雾对气体爆炸的缓解作用,但没有考虑到细水雾
论文部分内容阅读
目前,天然气已经成为替代煤炭资源的众多新能源之一,因此在海上运输方面,双燃料动力船舶也已逐渐替代传统动力船舶。但是海上环境复杂,天然气燃料相比于传统柴油燃料来说更具有爆炸危险性,一旦在船舶机舱发生泄漏造成爆炸事故,会造成巨大的损失。在《蒙特利尔议定书》生效后,细水雾成为减轻海上机舱内气体爆炸的最有效的方案之一,以往实验研究主要集中在喷嘴均匀分布的情况下细水雾对气体爆炸的缓解作用,但没有考虑到细水雾对爆炸的局部作用。因此细水雾局部抑制爆炸的机理也尚未明确,但这恰恰是实际场景中应该注意的问题。基于此,本文针对双燃料船舶机舱火灾爆燃抑爆事故进行模拟实验与数值研究,研究结果将有助于海上平台或天然气燃料船舶机舱设备布置和水喷淋系统的设计,从而降低气体爆炸事故后果危害程度。主要工作和结论如下:(1)搭建半开敞可燃气体爆燃抑爆模拟实验平台,进行细水雾的抑爆实验。为了模拟双燃料船舶机舱中爆炸发生后的可能场景,改变了细水雾的粒径、喷洒位置以及障碍物的位置,进而研究障碍物与细水雾对爆炸过程的联合影响。同时通过监测火焰传播速度与超压的动态特性,来对障碍物与细水雾的联合作用机理进行探究。(2)实验结果表明,在空管道条件下喷洒细水雾时,8μm细水雾可以显着抑制火焰传播,而45μm和80μm细水雾则对火焰传播表现出促进作用,其中80μm细水雾的促进作用更强;当在有障碍物实验管道内的四个不同位置局部喷洒细水雾时,8μm细水雾因其粒径较小,可以抑制火焰传播。45μm细水雾在火焰前驱冲击波的作用下和障碍物发生碰撞导致破碎的更加彻底,开始抑制火焰传播,并且其抑制效果要优于8μm细水雾。80μm细水雾粒径过大,在接触火焰时充当微小障碍物的作用,因此其保持对火焰的促进作用;三种粒径细水雾均在靠近点火点喷洒时的抑制效果最好;颠倒障碍物的位置后,局部喷洒8μm水雾对火焰燃烧的抑制效果基本不变,而45μm和80μm水雾对火焰燃烧的抑制效果则有所减弱。(3)以国内某28000cum LNG CARRIER为原型,基于其机舱布置图利用FLACS按照1:1的船舶机舱尺寸建立三维模型,结合第一部分不同工况的实验来对实际场景下细水雾抑爆过程进行数值模拟和分析。结果表明,在复杂的环境中,细水雾粒径存在一个阈值,在此数值下的细水雾粒径抑爆效果最佳,同时细水雾喷洒位置越靠近点火点,抑爆效果越好。此外还对不同障碍物位置工况下的爆燃过程进行模拟,得出在距离点火源相同的位置处障碍物越大,对爆炸后火焰传播的促进效果越明显。
其他文献
近年来,在环境污染及能源短缺的推动下,双燃料发动机以其清洁、高效、经济性好的优点而日益受到重视。船舶双燃料主机可以根据工况需求在燃油模式和燃气模式之间进行切换,以使船舶处于最佳的营运状态。由于气缸内混合气浓度、引燃油喷射量等参数在燃气模式下比较敏感,如不能进行适当控制,在燃料模式切换过程中很容易出现气缸爆震失火、主机转速大幅度波动等不利情况。因此,进行双燃料主机燃料模式切换过程仿真为解决该问题提供
智能船舶的发展对智能化故障诊断和监测技术有着迫切的需求。大功率船舶柴油机是船舶机电系统中最重要的设备,且在未来较长一段期间内仍是大型远洋商船的首选推进装置,研究其故障诊断技术对增强船舶安全性、可靠性具有重要意义。由于传统的柴油机故障诊断方法存在专家经验依赖性强、及时性差、可靠性低等问题,基于数据的智能化故障诊断方法成为学界研究热点。栈式自编码器作为常用的深度神经网络之一,在故障诊断应用中具有所需训
近些年来,轮机模拟器训练项目的评估方法研究成为一个热门问题,现有的大部分评估方法主要考虑单个人员操作的情况,对于协作式任务的评估并没有一种行之有效的方法。因此,需要提出一种针对团队协作式任务进行评估的方法。本文将团队协作式项目评估分为两大部分,分别是侧重团队指标操作数据的评估和团队协作力的评估。(1)首先基于有序平均数算子赋权法邀请专家来确定指标的主观权重,同时根据指标操作数据利用变异系数法计算其
随着内燃机工作负荷的提升和减排要求的提出,柴油机燃烧室部件日益面临这严峻复杂的工作环境。配气机构作为柴油机燃烧室的重要组成部分,其磨损性能和可靠性直接影响着柴油机的动力和排放。研究配气机构磨损性能和可靠性对于降低柴油机排放、提高柴油机寿命、改善柴油机性能有着重要的工程意义。气门-气门座圈摩擦副和凸轮-间隙调整片摩擦副作为柴油机配气机构的主要摩擦副,直接影响其磨损性能和可靠性。就目前的研究现状来看,
随着人类对地球上有限资源的不断开采,地球上传统化石能源呈现出日益枯竭的趋势,化石能源的开发利用不仅会造成大气污染,而且还会影响气候的变化,对地球的生态环境产生负面影响。发展低碳经济,开发可再生能源,制定长期的节能减排目标应对气候变化已经成为世界各国的普遍共识。全球海洋可再生能源的储量也十分巨大,开发利用海洋可再生能源是应对气候变化,促进节能减排的有效途径之一,对解决日益紧张的能源供需矛盾具有重要的
国际海事组织(IMO)颁布了《2004年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》(简称“压载水公约”)后,船舶压载水中微生物活性的检测成为船检行业焦点,现有的船舶压载水微藻活性的检测设备有着较多的不足,比如:检测设备体积庞大、检测成本高、耗时长以及检测过程复杂等,这些缺陷不利于实现船舶压载水现场快速检测,叶绿素自发荧光检测技术为快速准确检测船舶压载水中的微藻活性提供了技术支持。本文提出研究面向叶绿素
感知系统是智慧海洋与海洋智能装备的重要基础,广泛分布的浮标、潜标等传感器构成海洋感知系统中的感知层。但复杂的环境和有限的电池容量使感知节点面临供电瓶颈。原位海洋能收集技术研究是解决监测设备供能问题的有力举措,其中大型海流能收集装置通常采用电磁发电机组,但难以收集低速海流能量,且维护成本高、体积庞大。摩擦纳米发电机的提出为海流运动的收集提出新的方案。基于上述研究背景,本文提出了一种旗型结构摩擦纳米发
风翼助航技术能够有效的利用海上风力资源,提高船舶能效,实现航运绿色化。风翼攻角决定风翼使用效率,而风翼回转液压系统作为控制风翼攻角的主要传动装置,当其发生故障时会导致风翼的使用效率降低,因此建立回转液压系统的故障诊断方法是有必要的。液压系统中最常见的故障是泄漏故障,而泄漏故障的特点是发生位置隐蔽,情况复杂,是当前液压系统故障诊断的难点所在。为了解决这一问题,本文首先通过分析风翼回转液压系统的结构原
船舶变频冷却系统因为节约能源上的巨大优势在船舶上有了一定的应用。然而,变频冷却系统对冷却系统的故障诊断提出了新的挑战。传统的工频冷却系统的工作参数,特别是泵出口压力和海水出口温度一般不会有变化,一旦发生明显变化就可以判断是冷却系统出现故障的预兆。而船舶变频冷却系统在工作中会随着外界环境的改变变化海水流量造成参数变化,无法依靠经验及时判断系统的状态。因此,本文以机器学习的复杂神经网络来判断系统状态。
活塞环-气缸套作为船用柴油机重要摩擦副,其摩擦磨损性能的好坏直接影响到整机的机械效率、寿命和可靠性。随着船用柴油机强化指标的不断提高,活塞环-气缸套润滑界面的机械负荷和热负荷也随之上升,需要加强活塞环-气缸套润滑界面的减摩耐磨特性研究。研究表明,通过在润滑油中加入微粒添加剂是一种非常有效的方法,可以利用微粒自修复、抛光和填充、滑动变滚动、摩擦化学等效应来改善活塞环-气缸套的摩擦磨损行为。本文首先分