火灾环境下密闭舱室烟气温度分布特性研究

摘 要：火灾下舱室温度分布分析有助于船舶结构抗火设计，为船舶舱室火灾的扑救提供指导性建议，并为船舶舱室改造再利用提供参考。本文采用火灾模拟软件FDS对船舶密闭舱室模型进行火灾模拟，研究了其温度分布特性，并提出研究密闭舱室火灾存在的问题。

关键词：密闭舱室；FDS；火灾模拟；温度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.222

0 引言

火灾是船舶不容忽视的安全隐患。加上现代大型船舶船体的主要材料大多以钢材为主，加上钢材具有优良的导热性，而船舶舱室多为密闭结构，一旦火灾生成，火势蔓延，密闭而狭窄的舱室内部空气和舱室壁面温度都将快速升高，当热量通过壁面向其它舱室扩散达到一定程度时，将会造成轰然，进而扩大火灾规模；这使得船舶火灾有别于普通建筑等开放空间火灾。因此，研究火场中密闭舱室温度分布情况，为扑救船舶火灾及火场中人员逃生做出贡献，并为受火舱室的改造再利用提供参考。

1 试验设计

本文采用FDS对一简化密闭舱室模型进行火灾模拟，其尺寸为1m*1m*1m，钢板厚0.02m，在x=0.02m、x=0.98m的舱室内壁面设置温度监测平面，以测得壁面层烟气温度，火源功率如图1所示，此模型所用的钢材种类为Q235-A，热膨胀系数取1.210-5/℃，密度为7860kg/m3，常温下（20℃）杨氏模量取2.12105MPa，導热系数、比热容和应力应变模型等材料参数根据欧洲规范Eurocode3[1]取值，模拟时间600s。

由图1可知，点燃后，火源释放速率迅速上升，并在60左右便，开始急剧下降，继续缓慢燃烧，在600s时火源释放速率已经接近0，此时燃烧停止。

2 计算结果

本文通过提取舱室内壁面层烟气温度文件，采用surfer软件绘制内壁面温度等值线图，如图2-3所示。

3 结果分析

由如1可知，由于密闭舱室内，氧气量有限，燃烧进行到60s时便开始熄灭，600s时已经接近0。由图2.1-2.2可知：1）内壁面层烟气温度由下到上逐渐升高；2）内壁面层烟气温度由下到上呈梯度增加；3）内壁面层四周烟气温度偏低；4）舱室上方烟气温度最高，达90℃。因此，火场下密闭舱室的高温区域为舱室上方，人员逃生及消防扑救时应采取正确的应对措施，以确保船上人员的生命及财产安全。

4 总结

本文采用FDS对一简化密闭舱室模型进行火灾模拟，研究了火场下密闭舱室壁面烟气温度分布特性，发现高温区域集中在舱室上方，为扑救船舶舱室火灾及人员逃生提供相应的指导，并为受火船舶舱室的改造再利用提供参考。但是目前仍然有一些问题亟待研究：

（1）实际的船舶结构是非常复杂的， 而且舱室内部存在很多可燃物，火灾荷载大， 散热困难，火灾蔓延迅速， 基于经验公式的升温曲线并不完全适用。

（2）现代船舶功能和结构日趋复杂， 对火场下复杂船舶结构的整体分析有待进一步研究。

针对船舶火灾的研究现状，应进一步发展大空间火灾场模拟模型和火灾场模拟软件，使火灾的模拟更加接近真实情况。 并使软件模拟与实际试验相结合，以确保软件模拟的精确程度。

参考文献：

[1]European Committee for Standardization.ENV1993-1-2，Eurocode3，Design of Steel Structures.Fire Safety Journal.1998，13（01）：45-54.

作者简介：何佩珊（1992-），女，广西北海人，硕士研究生，研究方向：水利工程结构安全性及耐久性评价理论和方法。