火災環境下密閉艙室煙氣溫度分布特性研究

摘 要：火災下艙室溫度分布分析有助于船舶結構抗火設計，為船舶艙室火災的撲救提供指導性建議，并為船舶艙室改造再利用提供參考。本文采用火災模擬軟件FDS對船舶密閉艙室模型進行火災模擬，研究了其溫度分布特性，并提出研究密閉艙室火災存在的問題。

關鍵詞：密閉艙室；FDS；火災模擬；溫度

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

0 引言

火災是船舶不容忽視的安全隱患。加上現代大型船舶船體的主要材料大多以鋼材為主，加上鋼材具有優良的導熱性，而船舶艙室多為密閉結構，一旦火災生成，火勢蔓延，密閉而狹窄的艙室內部空氣和艙室壁面溫度都將快速升高，當熱量通過壁面向其它艙室擴散達到一定程度時，將會造成轟然，進而擴大火災規模；這使得船舶火災有別于普通建筑等開放空間火災。因此，研究火場中密閉艙室溫度分布情況，為撲救船舶火災及火場中人員逃生做出貢獻，并為受火艙室的改造再利用提供參考。

1 試驗設計

本文采用FDS對一簡化密閉艙室模型進行火災模擬，其尺寸為1m*1m*1m，鋼板厚0.02m，在x=0.02m、x=0.98m的艙室內壁面設置溫度監測平面，以測得壁面層煙氣溫度，火源功率如圖1所示，此模型所用的鋼材種類為Q235-A，熱膨脹系數取1.210-5/℃，密度為7860kg/m3，常溫下（20℃）楊氏模量取2.12105MPa，導熱系數、比熱容和應力應變模型等材料參數根據歐洲規范Eurocode3[1]取值，模擬時間600s。

由圖1可知，點燃后，火源釋放速率迅速上升，并在60左右便，開始急劇下降，繼續緩慢燃燒，在600s時火源釋放速率已經接近0，此時燃燒停止。

2 計算結果

本文通過提取艙室內壁面層煙氣溫度文件，采用surfer軟件繪制內壁面溫度等值線圖，如圖2-3所示。

3 結果分析

由如1可知，由于密閉艙室內，氧氣量有限，燃燒進行到60s時便開始熄滅，600s時已經接近0。由圖2.1-2.2可知：1）內壁面層煙氣溫度由下到上逐漸升高；2）內壁面層煙氣溫度由下到上呈梯度增加；3）內壁面層四周煙氣溫度偏低；4）艙室上方煙氣溫度最高，達90℃。因此，火場下密閉艙室的高溫區域為艙室上方，人員逃生及消防撲救時應采取正確的應對措施，以確保船上人員的生命及財產安全。

4 總結

本文采用FDS對一簡化密閉艙室模型進行火災模擬，研究了火場下密閉艙室壁面煙氣溫度分布特性，發現高溫區域集中在艙室上方，為撲救船舶艙室火災及人員逃生提供相應的指導，并為受火船舶艙室的改造再利用提供參考。但是目前仍然有一些問題亟待研究：

（1）實際的船舶結構是非常復雜的， 而且艙室內部存在很多可燃物，火災荷載大， 散熱困難，火災蔓延迅速， 基于經驗公式的升溫曲線并不完全適用。

（2）現代船舶功能和結構日趨復雜， 對火場下復雜船舶結構的整體分析有待進一步研究。

針對船舶火災的研究現狀，應進一步發展大空間火災場模擬模型和火災場模擬軟件，使火災的模擬更加接近真實情況。 并使軟件模擬與實際試驗相結合，以確保軟件模擬的精確程度。

參考文獻：

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

作者簡介：何佩珊（1992-），女，廣西北海人，碩士研究生，研究方向：水利工程結構安全性及耐久性評價理論和方法。