大风环境中航空煤油池火数值模拟.doc

大风环境中航空煤油池火数值模拟池火是各种可燃液体泄漏或者喷洒形成的基本燃烧形式,了解其燃烧特性对消防以及废物处理具有重大意义。因此一直以来,池火都是火灾研究的重点项目。大型池火可能出现在油库泄漏,油品运输设施破损泄漏,以及地面和船只上飞机着陆失控等情况中。对于处于地面上的设施,由于有较大的空间用于疏散,人员的安全能够得到较大的保障。如果发生在水面类似船只等疏散空间有限的地方,则可能造成较大的危害。一方面,高速行进产生的高速气流会使火焰发生严重倾斜,使得危险面积增大;另一方面,甲板面积受限,人员很难疏散,消防设施也不方便运作,这会对工作人员以及整个船只构成极大的威胁。水面船只携带的飞行器使用较多是航空煤油,针对一般水面船只航行速度在0-30节这一特点,本文利用CFD软件FDS6.1.1对边长5m,10m,15m和20m的正方形航空煤油池火进行数值模拟研究,环境风场分为0节,15节和30节,即0m/s,7.7m/s和15.4m/s。本文主要对上述各种情况下,距离地面10m高度范围内,火焰及羽流的温度影响范围,辐射影响范围以及碳颗粒浓度影响范围做出评估。研究结果表明:(1)无风条件下,火焰和羽流垂直向上,温度和浓度核心区域都较为集中在靠近油池轴线范围内,这两个因素在水平方向上影响范围不广。人员和设备安全范围主要由辐射热流密度影响,人员需疏散到距离油池中心5D范围以外,而设备不产生严重的破坏则在1D之外就可以。(2)有风时,在环境风场的作用下,火焰和羽流都出现严重的倾斜。7.7m/s风速时,羽流和地面夹角在27°~38°之间;15.4m/s风速时,羽流和地面夹角在13°~20°之间,并且油池越大与地面夹角越大。火焰在下游区域出现贴地现象,7.7m/s风速时,贴地火焰长度达到2.5~3D,15.4m/s风速时,贴地火焰长度达到3~4D。空气从羽流下部卷入羽流,造成在油池下游一定区域之后,羽流被切割为两个核心区域。总体而言,以100℃表征的羽流温度影响范围和以碳颗粒浓度100mg/m~3表征的污染物影响范围相似,上游影响范围在油池边缘附近;对于侧翼,7.7m/s风速时,影响范围会达到±2D,15.4m/s风速时,影响范围会达到±1.5D;而下游则影响范围则非常广,7.7m/s和15.4m/s风速分别可以达到10D和15D左右。在上游方向人员安全距离均在3D以上;侧翼方向,7.7m/s风速为4.5D,15.4m/s风速为5D;下游方向,7.7m/s风速和15.4m/s风速分别为5D和6D。