本文關鍵詞：基于FDS數值模擬的LNG躉船池火危險距離分析

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【摘要】：近年來，隨著“氣化長江”、“長江綠色物流創(chuàng)新工程”等長江內河船舶“油改氣”項目的逐步推進，液化天然氣（LNG）作為一種經濟，綠色、安全的新能源逐步被大眾所熟知，已被公認為行業(yè)綠色能源的未來第一個選擇，而其中灌裝是天然氣（LNG）供應鏈中關鍵的一種水路運輸方式。如今,在國際上水上加注LNG的方式主要為槽車對船的加注、船對船的加注、海上浮動站對船的加注、岸站對船的加注以及船上整體儲罐的替換等。目前比較適用于我國長江上LNG動力船能源供應的加注方案是LNG加注躉船對船的加注。 在LNG加注船上，一旦發(fā)生LNG泄漏,由于LNG自身特殊性質,當遇到火源時，會造成LNG火災甚至是爆炸。而其中LNG油池火災（LNG pool fire）是最有可能發(fā)生、并且最為嚴重的火災形式。由于LNG油池火焰對外的輻射作用，當熱輻射達到一定值時，會對人員、鋼制上層建筑及陸上建筑造成不可估量的損傷。而且在LNG油氣躉船上油艙內儲存著燃油，，當發(fā)生LNG火災造成周圍環(huán)境溫度驟增時，若是油艙溫度上升至燃油自燃溫度之上時，會使燃油自燃并發(fā)生油艙火災。 為了研究LNG池火災時期的火焰熱輻射影響，本文利用計算機模擬的方法分析LNG油池火災的過程及影響，并分析火焰熱輻射隨輻射距離變化規(guī)律。 本文首先選用5組不同直徑的LNG液池作為研究的對象，并利用建模軟件Pyrosim對這5組LNG池火災進行3D建模。通過查閱LNG自身性質及LNG池火災相關國內外資料及文獻，確定LNG池火災相關參數，設置不同LNG池火反應情景。通過火災動力學模擬分析軟件FDS來模擬LNG池火災輻射影響，重點研究火焰輻射隨輻射距離變化規(guī)律，計算特定輻射值下的火焰輻射距離，并與已有的實體火焰模型計算得到的火焰輻射距離對比，分析FDS計算結果的誤差及準確性，并得到FDS模擬計算較實體火焰模型優(yōu)勢，闡明本文選用FDS軟件計算熱輻射的原因。然后通過分析得到鋼制上層建筑、陸上建筑及人員所能承受的臨界熱輻射通量值，利用FDS軟件計算尺寸為27.5m×12.9m×0.9m的躉船LNG液池在臨界熱輻射值下的輻射距離，確定躉船上層建筑、陸上建筑及人員布置的最小安全距離。 最后通過建立主尺度為90m×12m×3m的LNG油氣加注躉船模型，并通過FDS軟件模擬計算鋼制上層建筑接收的熱輻射值，以驗證最小輻射安全距離計算結果的準確性。同時通過FDS軟件模擬躉船油艙升溫情況，提出油艙安全布置意見，為類似的躉船火災問題提供借鑒意義。
【關鍵詞】：LNG躉船 LNG 油池火災 FDS軟件 熱輻射
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U674.249
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究目的及意義10-12
• 1.1.1 研究目的10-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 國內外的研究現狀12-15
• 1.3 主要研究內容15-16
• 1.4 研究方法和技術路線16-18
• 1.4.1 研究方法16
• 1.4.2 技術路線16-18
• 第2章 LNG 危險性及火災熱輻射危害18-31
• 2.1 LNG 的特性18-20
• 2.1.1 LNG 的可燃性18-19
• 2.1.2 LNG 膨脹性及比重19
• 2.1.3 LNG 的蒸發(fā)性19
• 2.1.4 LNG 的低溫及熱值特性19-20
• 2.1.5 LNG 的滅火性能20
• 2.2 LNG 火災20-23
• 2.2.1 LNG 火災類型20-22
• 2.2.2 LNG 火災燃燒條件22-23
• 2.3 LNG 火災特點23-24
• 2.3.1 突發(fā)性強、燃燒速度快23-24
• 2.3.2 火焰溫度高、熱輻射強24
• 2.3.3 爆炸危險性大24
• 2.3.4 具有復燃、復爆性24
• 2.4 LNG 池火災主要參數24-26
• 2.4.1 LNG 質量燃燒速率24-25
• 2.4.2 LNG 熱釋放速率25
• 2.4.3 LNG 池火火源高度25-26
• 2.4.4 LNG 火源傾斜角26
• 2.5 LNG 火災熱傳遞原理26-28
• 2.6 LNG 火災熱輻射危害原理28-31
• 2.6.1 LNG 熱輻射破壞準則28
• 2.6.2 人員可接受的熱輻射28-30
• 2.6.3 鋼結構建筑物可接受的熱輻射30-31
• 第3章 火焰熱輻射模型計算及分析31-62
• 3.1 LNG 火災熱輻射半經驗模型介紹32-34
• 3.1.1 點源模型32-33
• 3.1.2 實體火焰模型33-34
• 3.2 FDS 基本原理與模型34-36
• 3.3 FDS 求解模型36-38
• 3.3.1 湍流模型36-37
• 3.3.2 燃燒模型37-38
• 3.3.3 熱輻射模型38
• 3.4 模型建立及數值模擬38-62
• 3.4.1 LNG 參數設定38-39
• 3.4.2 LNG 油盤火源設定39-40
• 3.4.3 模擬區(qū)域與網格劃分40-41
• 3.4.4 LNG 池火模擬模型及結果分析41-56
• 3.4.5 FDS 計算結果分析56-62
• 第4章 基于 FDS 的 LNG 油氣躉船火災危險距離分析62-74
• 4.1 躉船熱輻射距離計算62-66
• 4.1.1 LNG 油氣躉船布置62
• 4.1.2 躉船 LNG 液池模型參數設置62-64
• 4.1.3 LNG 液池輻射安全距離計算64-66
• 4.2 LNG 油氣躉船安全布置分析66-73
• 4.2.1 油艙危險性分析66
• 4.2.2 LNG 油氣躉船模型計算及分析66-73
• 4.3 LNG 油氣躉船安全布置建議73-74
• 第5章 結論與展望74-77
• 5.1 主要結論74-75
• 5.2 主要創(chuàng)新點75
• 5.3 今后研究展望75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-81
• 攻讀碩士學位期間取得的學術成果81-82
• 附錄82-93
• 表 182-83
• 表 283-84
• 表 384-86
• 表 486-89
• 表 589-92
• 表 692-93

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：924150