浅谈船舶机械通风及结构对其火灾特性的影响
摘 要：船舶机舱火灾消防功能设计是船舶加工与制造中的重要内容部分，对于船舶设备以及人员安全有着很大的影响和作用。尤其是随着船舶加工与制造的发展以及技术要求不断提高，船舶机械通风与结构消防设计成为影响船舶设计制造质量的关键性影响因素和作用。本文将结合船舶机舱火灾情况下的烟气运行于通风原理，通过进行大涡模拟基本控制方程模型的建立与计算分析，对于船舶机械通风与结构对于其火灾特性的影响进行分析，以进行船舶机械通风与结构的火灾消防设计参考和应用，提高船舶机械通风与结构消防设计水平。
关键词：船舶机舱；通风结构；火灾烟气；运动条件；特性；影响；分析
在船舶火灾事故中，以船舶机舱中发生的火灾事故最为常见，并且火灾影响的安全与损失最为严重。通常情况下，在船舶机舱中发生的火灾事故，由于与一般建筑中火灾事故相比，火灾发生过程中，机舱的火灾载荷以及散热、蔓延方向与速度等方面，都存在着一定的差别，因此，进行船舶机舱通风与结构设置对于火灾特性的影响分析，从而提高船舶机舱火灾预防与事故控制安全设计水平，保证船舶机舱的安全等，有着非常重要的分析研究必要性和积极作用意义。目前，国内外对于船舶机舱通风与结构设置的火灾特性影响方面的研究相对比较多，并且取得了一定的研究成果，对于船舶设计制造与火灾安全保障发展，都有着积极的作用。本文将在借鉴船舶机舱通风与结构设置对于火灾特性影响的相关研究成果基础上，根据火灾场景下船舶机舱的烟气运动与热流场特性规律等，通过建立大涡模拟基本控制方程模型，并在计算分析基础上，实现对于船舶机械通风与结构对其火灾特性的影响分析与研究。
一、火灾场景下船舶机舱烟气与热流场特征研究分析
在进行船舶机舱通风与结构对其火灾特性的影响分析中，对于火灾场景下船舶机舱内的火灾烟气流动以及热流场变化规律进行分析，是基础和关键。在船舶机舱通风与结构的火灾特性影响研究中，国内外对于船舶机舱通风管路的火灾特性影响研究相对比较少，并且在进行船舶机舱的结构火灾特性影响分析中，多是将船舶机舱结构空间转化为单一的大空间或者是单层的几何结构船舶机舱形式，进行火灾特性影响的相关研究实现，这类对于船舶机舱通风与结构对火灾特性的影响分析中，分析研究情况比较单一，并且对于船舶机舱的火灾控制效果也并不十分理想。
通常情况下，单一空间结构内发生火灾时，根据火灾烟气的运动规律以及空间内热流场的变化情况，对于该空间的通风与烟气排放结构设置相对比较简便，但是，在进行两层以及两层以上的船舶机舱空间结构的火灾特性影响分析，与进行船舶机舱的通风与结构设置消防安全设计，设计情况就比较复杂，不仅需要对于船舶机舱结构层之间的斜体结构情况进行分析，还要在考虑结构空间内各种设备与平台之间的缝隙问题，以进行船舶机舱通风与结构的设计实现，保证船舶机舱消防安全。
二、大涡模拟基本控制方程模型建立与计算应用
根据上述进行船舶机舱通风与结构对其火灾特性影响分析的注意点，在进行船舶机舱通风与结构的火灾特性影响分析中，首先通过运用大涡模拟技术，对于船舶机舱火灾场景及其烟气运动、热流场变化等的模拟实现，并根据模拟模型的计算原理，进行实验计算，以实现对于船舶机舱通风与结构的火灾特性影响分析与应用。
1.船舶机舱混合燃烧模型的建立
根据上文所述应用大涡模拟技术进行船舶机舱混合燃烧火灾模型的建立。首先，在进行船舶机舱火灾模型建立过程中，为了能够更好实现模型建立于分析应用效果，将以船舶机舱实例为准，并进行不同几何结构下的单层与多层模型的建立实现。该船舶机舱模型实例参数为，船舶机舱长21.6米，宽32米，同时船舶机舱高度为22.8米，根据上述模型建立的相关要求，由于该船舶机舱是多层结构形式，因此在实际设计应用中有不同的区域划分实现，该船舶机舱主要有三个区域，每个船舶机舱区域中的设备情况如下，首先，第一个船舶机舱区域中共有一台柴油机设备，而在第二个机舱区域内设置有三台主柴油机和发电机，船舶机舱区域三中主要是船舶机舱平台的舱门位置。该船舶机舱的火灾事故是由于机舱燃料的泄露导致，并且在船舶的甲板位置处也积留有一定的汽油。结合该情况，在进行船舶机舱混合燃烧模型的建立与模拟实验中，根据模拟实验中网格数量越少，船舶机舱通风系统的排烟功能就发挥的越好，因此，在进行船舶机舱火灾然后的模拟实验中应注意进行网格划分应用。
2. 船舶机舱通风与结构对其火灾特性影响的计算分析
根据上述建立的船舶机舱混合燃烧模型，进行船舶机舱通风与结构对其火灾特性的影响分析，需要对于上述模型实验进行通风速度以及火焰的燃烧速度与强度、净热通量等参数变化结果，根据实验情况进行计算分析。结合实验情况以及具体计算结果，首先在通风速度变化计算中，发现船舶机舱的各个离散点处具有较大的离散速度，也就是说火灾中船舶机舱内的烟气变化对于机舱内其他流动截面具有较大的影响作用，并且这种影响作用受到结构层级变化制约；其次，在同一截面内，进行船舶机舱火焰燃烧速度与强度情况的计算显示，在船舶机舱含氧量不同的情况下，计算结果也不同，而上下氧气浓度不均情况最容易导致火焰燃烧浓度增加。而根据船舶机舱火灾实验条件下净热通量的模拟变化显示，多层几何结构船舶机舱火灾场景下的热净通量最高值小于单层几何结构的船舶机舱。
三、结语
总之，进行船舶机械通风与结构对其火灾特性的影响分析，不仅有利于提高船舶机舱火灾预防与控制安全设计水平，而且对于提高船舶机舱火灾安全性等都有着积极的作用和意义。
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