細水霧抑制艦船會議室火災的大渦模擬

袁書生，丁偉鋒，趙元立

1海軍航空工程學院飛行器工程系，山東煙臺264001

2海軍航空工程學院指揮系，山東煙臺264001

細水霧抑制艦船會議室火災的大渦模擬

袁書生1，丁偉鋒2，趙元立2

1海軍航空工程學院飛行器工程系，山東煙臺264001

2海軍航空工程學院指揮系，山東煙臺264001

艦船會議室因固體可燃物多且密集，采取自動和人工滅火措施是抑制火災蔓延的最好方法。艦船會議室傳統(tǒng)上采用的是哈龍或惰性氣體滅火系統(tǒng)，因其固有的缺點，細水霧滅火系統(tǒng)成為有效防止火災蔓延的替代技術。基于固體可燃物熱解燃燒和火災蔓延大渦數(shù)值模擬方法，研究了艦船會議室的門在開啟狀態(tài)下，細水霧滅火噴頭的不同水滴平均直徑對抑制室內火災蔓延和煙氣運動的影響。結果表明，當水滴噴射初始速度為5 m/s，噴頭由自帶的溫控傳感器啟動時，采用水滴平均直徑小于500 μm的噴頭，噴出水霧時會強化會議室內火災的初期蔓延。綜合考慮抑制室內火災蔓延并防止室內電器設備受到損害，細水霧滅火系統(tǒng)噴頭的水滴平均直徑選為500～750 μm較好。

艦船；損害管制；細水霧滅火系統(tǒng)；大渦模擬；固體可燃物

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1755.TJ.20160921.1320.006.html期刊網址：www.ship-research.com

引用格式：袁書生，丁偉鋒，趙元立.細水霧抑制艦船會議室火災的大渦模擬［J］.中國艦船研究，2016，11（5）：120-127.

YUAN Shusheng，DING Weifeng，ZHAO Yuanli.Large eddy simulation of fire suppression in ship meeting room with water mist extinguishing system［J］.Chinese Journal of Ship Research，2016，11（5）：120-127.

0　引言

艦船會議室是一個人員活動頻繁而防火安全管理較為復雜的公共場所。在會議室中，一般布置有沙發(fā)、會議桌、茶幾、電視柜和地毯等，具有可燃物多、布置密集的特點，一旦發(fā)生火災，將給室內滅火造成相當大的困難，進而對全艦安全帶來較大的危害。傳統(tǒng)的哈龍或惰性氣體滅火系統(tǒng)因不利于自動和手動滅火同時進行，且會對環(huán)境、人員造成危害，如哈龍滅火劑對大氣環(huán)境的不良影響非常大，熱分解產物多為劇毒物質；惰性氣體靠降低火場氧氣濃度的方式滅火，危害人員作業(yè)安全。而細水霧滅火系統(tǒng)因滅火效率高、無毒無污染、對設備無破壞，逐漸成為上述2種滅火系統(tǒng)的替代方案。

將可燃物和火災發(fā)生過程進行比較，艦船會議室火災與陸上建筑物室內的火災相差無幾，但從火災蔓延和滅火的角度看，前者在火災發(fā)生時對環(huán)境造成的影響以及危害更加獨特，主要是因為：艦船艙室內通常處于通風不良的狀態(tài)，排煙困難，發(fā)生火災后室內火災煙氣溫度更高，而且火災蔓延劇烈；燃燒不完全，燃燒產物的危害性更大。鑒于艙室防火關系到艦船生命力和戰(zhàn)斗力的保持，發(fā)生火災時，需要在最短時間內撲滅，并盡可能不損壞艦船上的其他設備，故艦船會議室的滅火系統(tǒng)設計要求更高。

從滅火戰(zhàn)術角度，只有允許滅火人員進入發(fā)生火災的會議室，快速發(fā)現(xiàn)著火點，才能高效滅火。當前便于人員進入現(xiàn)場、抑制火災蔓延最有效的手段顯然屬于細水霧滅火系統(tǒng)。過去研究艦船細水霧滅火系統(tǒng)的滅火效果主要采用實驗方法［1-2］，其成本高，危險性大。近年來，因湍流大渦模擬方法具有信息量大、精度較高等優(yōu)點，其在火災研究中得到越來越多的應用。

本文將針對水霧—熱煙氣兩相流動及相互作用的特點，采用水滴熱蒸發(fā)模型及Euler-Lagrange兩相流模擬策略，考慮兩相之間的質量、動量和能量的耦合，固體可燃物燃燒采用熱解動力學與空間火災蔓延相互作用模型，對水霧滅火條件下的艦船會議室內火災蔓延及煙氣運動進行大渦數(shù)值模擬，在此基礎上研究水滴尺寸對火災蔓延抑制效果和室內積水的影響。

1　數(shù)學模型與數(shù)值求解方法

針對安裝有細水霧滅火系統(tǒng)的情況，描述低馬赫數(shù)下艦船會議室內的火勢、煙氣運動和火災蔓延過程的湍流瞬時控制方程組，并應用盒式濾波器進行Favre濾波運算，得到大渦模擬的控制方程組，它們在直角坐標系中的形式包括如下一系列方程。

連續(xù)性方程：

動量方程：

能量守恒方程：

式中：Js為亞格子湍流質量流通量；為氣體組分的化學反應源項；為水滴蒸發(fā)的氣體組分生成源項，下標s為氣體的組分。

水滴運動表述為

式中：md為單一水滴質量；ud為水滴運動速度；ρd為水的密度；CD為水滴在氣體中運動的阻力系數(shù)；rd為水滴半徑。

式中，xd為任意時刻水滴在氣流場中的空間位置。

水滴蒸發(fā)表述為

式中：Ad為水滴表面積；hm為水的質量蒸發(fā)系數(shù)；Yd為水蒸發(fā)的平衡質量分數(shù)；為當?shù)厮羝|量分數(shù)。

式中：cd為水的比熱；Td為水滴的溫度；h為水滴與氣體的對流換熱系數(shù)；hs為水滴與固體壁面的對流換熱系數(shù)；Ts為固體壁面溫度；q?r為水滴與氣體之間的輻射換熱熱流；hv為水的蒸發(fā)潛熱。和分別由下式計算：

式中，δxδyδz為計算網格的3個尺寸。

本文對亞格子湍流應力、熱流通量和質量流通量分別采用Smagorinsky模型［3］和渦擴散模型［4］模擬，然后采用Werner-Wengle壁模型對近壁區(qū)進行修正［5］。對于湍流燃燒則采用多步反應的混合物分數(shù)模型［6］模擬，輻射傳熱則運用有限體積法［7］模擬。

模擬時，假設固體可燃物燃燒過程是熱解成為同組分的氣體可燃物，對固體可燃物燃燒采用熱解動力學模型［8］模擬，如式（12）所示。

式中：ds/dt為熱解引起的固體表面局部移動速率；A為熱解反應的指前因子；E為熱解反應的活化能；Tw為熱解固體表面的局部溫度；R為通用氣體常數(shù)。

考慮到固體熱解與空間火災蔓延的耦合作用，空間火災蔓延與煙氣運動的大渦模擬每計算3個時間步長，進行1次固體溫度、熱解速率和熱解表面位置的更新計算，并將得到的固體熱解速率、熱解表面位置和表面溫度作為空間火災蔓延與煙氣運動大渦模擬計算的新邊界條件。采用式（13）固體沿厚度方向的局部一維非穩(wěn)態(tài)導熱方程計算固體表面的溫度分布，并采用式（14）固體相變表面的邊界條件或熱量平衡關系式［9］。

式中：ρs，cs，Ts，λs和ΔHv分別為可燃固體的密度、比熱、溫度、導熱系數(shù)和熱解吸熱量；x為可燃固體表面內法線方向坐標；qc和qr分別為固體相變表面受到的火災煙氣對流熱流密度和凈輻射熱流，由空間火災蔓延與煙氣運動的大渦模擬結果得到。

當固體表面出現(xiàn)水膜時，固體可燃物熱解停止。此時，計算新的固體溫度時考慮水膜的影響，水膜受到空間火災蔓延和固體壁面的共同加熱作用而蒸發(fā)。

在交錯網格系上對上述變換后的大渦模擬控制方程組進行離散化。各方程在時間上的離散采用顯式二階精度的預測校正格式，在空間上的離散采用二階精度的差分格式，其中對于對流項在預測步采用偏向迎風的差分格式，在校正步采用偏向背風的差分格式，對擴散項則采用中心差分格式。建立壓力的泊松方程，并采用FFT方法直接求解。

2　模擬對象與工況參數(shù)

選取與實際艦船會議室條件接近的對象，對圖1所示模擬會議室內固體可燃物熱解和空間火災蔓延相互之間的作用進行大渦數(shù)值模擬。會議室的主要尺度、布置以及模擬工況等參數(shù)說明如下：

1）模擬的會議室。

會議室主要尺度為8.0 m（長）×8.0 m（寬）× 2.5 m（高）；艙壁中央的門尺度為1.8 m（高）×1.2 m（寬）；鋪板、天花板及各艙壁均為0.016 m厚的鋼板。

室內布置包括：1個放置在中央的4.9 m（長）× 3.8 m（寬）×0.2 m（厚）木制會議桌；2個分別布置在東西艙壁的2.6 m（長）×0.8 m（寬）×0.4 m（高）雙人沙發(fā)，其中，一個距南側艙壁1.5 m，另一個距南側艙壁0.5 m；2個0.8 m（長）×0.8 m（寬）×0.4 m（高）單人沙發(fā)，其中，一個位于南側艙壁中間，另一個位于西側艙壁靠門一側，距北側艙壁0.5 m；10個對稱布置在會議桌東西兩側的0.4 m（長）× 0.3 m（寬）×0.6 m（高）木制小方凳，并且內沿與桌外沿對齊；1個布置在東北角的1.0 m（長）×0.8 m（寬）×0.80 m（高）木制電視桌；地面鋪板上覆蓋有6 mm厚的化纖地毯。

為了研究細水霧滅火系統(tǒng)抑制艦船會議室內的火災蔓延情況，在天花板上均勻布置有25個細水霧滅火噴頭。參考滅火系統(tǒng)的噴水強度，選取各噴頭的水流量值為12.8 L/min。

2）工況參數(shù)。

數(shù)值模擬時，假設點火源空間尺度為0.1 m× 0.1 m×0.05 m，模擬煙頭的熱水泥溫度為800℃，并放在1個雙人沙發(fā)上表面，靠近后靠背，距右扶手0.5 m，如圖1所示。

在各坐標方向上采用均勻網格劃分，空-間網格數(shù)為128萬個。選取不同水滴平均直徑d進行計算，并研究不同水滴平均直徑對會議室火災抑制的效果，包括無細水霧滅火系統(tǒng)以及有細水霧滅火系統(tǒng)時250，500和750 μm不同水滴平均直徑等4種工況。

計算總時間取為3 000 s，時間步長由滿足數(shù)值穩(wěn)定性要求的CFL數(shù)確定。計算從在沙發(fā)上放置點火源開始，即t=0，到t=900 s時點火源消失。細水霧滅火系統(tǒng)的噴頭由自帶的溫控傳感器啟動，啟動溫度為74℃。計算中，會議室門完全打開，模擬人員參與滅火情況。

假設細水霧滅火系統(tǒng)的噴射半錐角為50°，噴頭出口水滴平均直徑符合修正的Rosin-Rammler分布，水滴噴射的初始速度取5 m/s。計算時，當水滴運動遇到熱固體壁面時，以0.5 m/s的速度在垂直固體表面和0.2 m/s的速度在水平固體表面，在隨機給定的方向水平運動，水霧在運動的同時從固體壁面吸熱及蒸發(fā)。

本文使用的工具為火災動力學模擬軟件FDS5.5，該軟件在國內外多用于火災工程研究，并得到驗證［10-11］。計算中，室內的艙壁、鋪板及天花板采用厚壁假設，即建立局部一維非穩(wěn)態(tài)導熱方程計算溫度；考慮艙壁外表面及天花板表面與環(huán)境空氣之間的輻射與對流換熱，假設鋪板下表面絕熱；固體材料導熱系數(shù)和比熱值等參數(shù)取自美國商務部標準與技術研究所（National Institute of Standards and Technology，NIST）網站火災科學分部數(shù)據(jù)庫；取環(huán)境溫度為25°C；燃燒產物中取炭黑質量分數(shù)為2.0%，供氧充足時取火焰中產生的CO質量分數(shù)為1.0%。

圖1　艦船會議室示意圖Fig.1Sketch of ship meeting room

3　結果與討論

圖2所示為艦船會議室的門處于開啟狀態(tài)時4種工況的火災釋熱率模擬結果。由圖可以看出，在t為0～400 s時，會議室內的火災屬陰燃階段，火災釋熱率Q增加非常緩慢；當t=20 s時，模擬有遺棄煙頭的大沙發(fā)被點燃，其后火災釋熱率明顯增加；當t=462 s時，細水霧滅火系統(tǒng)啟動，然后在噴頭水流量和水滴噴射初始速度相同的情況下，水霧噴頭出口的不同水滴平均直徑對火災釋熱率的影響出現(xiàn)了差異，噴射初期不僅釋熱率的增加速率沒有降低，反而加快了火災蔓延，水滴平均直徑越小，效果越明顯。

圖2　會議室內有無細水霧滅火系統(tǒng)時火災釋熱率隨時間變化的計算結果Fig.2The simulated heat release rate of fire in ship's meeting room with or without water mist extinguishing system

然而，當水滴平均直徑為500和750 μm時，盡管水霧噴射初期有強化火災蔓延的趨勢，但仍然降低了火災釋熱率的峰值。當水滴平均直徑為250 μm時，火災釋熱率的峰值反而達到了沒有細水霧滅火時的峰值。從物理機理上分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是：當水滴平均直徑較小時，水滴受到火災煙氣浮力作用后，下降較慢，很快在上層熱煙氣中蒸發(fā)。盡管在水滴蒸發(fā)過程中吸收熱量會降低熱煙氣溫度，從而延緩火災蔓延，但是由于滅火初期噴射出的水霧總量小，此時熱煙氣溫度下降部位主要集中在上層空間，對靠近地面可燃物附近的熱煙氣影響不大。同時，由于火災初期細水霧滅火產生的蒸汽占據(jù)了上層空間，火災熱煙氣受到水蒸汽擠壓快速向下折射，提高了下層熱煙氣的溫度，同時增加了可燃物的熱解強度。

比較圖2中不同尺寸水霧對火災釋熱率的影響還可以看出，水滴平均直徑為750 μm的細水霧噴頭抑制火災蔓延較好。

為了說明出現(xiàn)細水霧噴射初期反而加快火災蔓延的原因，圖3和圖4分別給出了t=1 230和1 400 s時會議室內4種計算工況下垂直對稱面上的煙氣溫度分布（單位：℃）。

由圖3（a）可以看出，室內火災煙氣溫度呈現(xiàn)較為明顯的分層結構，僅在位于西南角的大沙發(fā)靠近點火源附近的區(qū)域存在局部高溫區(qū)。當t=462 s，細水霧滅火系統(tǒng)啟動后，由于處于噴射滅火初期，水霧對室內火災煙氣溫度的大部分區(qū)域分布影響不大，包括250，500和750 μm的水滴平均直徑，無論哪種，在室內2.2 m以下空間內火災煙氣溫度分層結構基本相同，但是在靠近天花板非常小的空間層內出現(xiàn)了局部高溫，水滴平均直徑越小，對應的局部高溫區(qū)就越大。

由圖3（b）可以看出，水滴平均直徑為250 μm時的高溫區(qū)比無水霧滅火時還要大，且該局部高溫區(qū)是封閉的，表明此時上層熱煙氣向門口流動的趨勢較弱。以上現(xiàn)象說明，水滴平均直徑為250 μm時，水霧蒸發(fā)較快，產生的熱蒸汽包住了火災熱煙氣，延長了熱煙氣在室內的停留時間，所以當水滴平均直徑較小時，水霧噴射初期反而強化了室內火災蔓延。圖3（c）和圖3（d）則表明，上層熱煙氣已經具有了向外流的趨勢。

圖3　t=1230s時會議室垂直對稱面上的煙氣溫度分布Fig.3The distribution of smoke temperature on the vertical symmetric plane in ship's meeting room at t=1 230 s

圖4　t=1400s時會議室垂直對稱面上的煙氣溫度分布Fig.4The distribution of smoke temperature on the vertical symmetric plane in ship's meeting room at t=1 400 s

由圖4（a）可以看出，室內火災煙氣溫度分層結構仍較為明顯，僅在靠近點火源附近的區(qū)域存在局部高溫區(qū)。此時，水霧對室內火災煙氣溫度的分布有了較大影響，煙氣溫度分層分布仍存在。但是，無論水滴平均直徑多大，在靠近天花板的空間層內均出現(xiàn)了局部高溫，水滴平均直徑越小，對應的局部高溫越高，所以當水滴平均直徑較小時，水霧噴射時會強化室內火災的初期蔓延（圖2）。

為了進一步說明細水霧噴頭不同平均直徑的水滴抑制會議室內火災蔓延的影響，圖5分別給出了t為0～1 400 s時會議室中心位置煙氣的時均溫度垂直分布。由圖可以看出，在計算采用的噴頭水流量下，不同水滴平均直徑的水霧滅火系統(tǒng)均顯著降低了會議室內的煙氣時均溫度，水滴平均直徑對煙氣溫度的不同影響主要是在高度高于1.5 m的上層空間，會議桌下的下層空間煙氣溫度的差異不大。當水滴平均直徑分別為250，500和750 μm時，水滴平均直徑對煙氣溫度的影響差異很小。由該圖還可以看出，在噴頭水流量和水霧噴射初始速度相同的情況下，水滴平均直徑越大，火災蔓延過程中室內煙氣的時均溫度越低。

圖5　t為0～1400s時會議室中心垂線上的煙氣時均溫度分布Fig.5The distribution of smoke average temperature on the vertical line at the center of ship's meeting room between t=0 s and t=1 400 s

為了研究細水霧噴頭不同平均直徑的水滴對會議室內電器設備造成的影響，圖6給出了t= 1 500 s時會議室桌面上的水滴密度分布（單位：kg/m2）。由圖可以看出，當水滴平均直徑越小時，會議桌面上的積水就越多。為了解釋這個與常識矛盾的現(xiàn)象，圖7給出了t=1 400 s時3種滅火工況下會議室內高度z=2 m水平面上的水滴密度分布。

由圖7看出，由于水霧噴射時的水滴平均直徑不同，在熱煙氣中蒸發(fā)速率不同，導致噴頭附近的煙氣溫度存在差異，由自帶溫控傳感器啟動的噴頭數(shù)量也不同。如當t=1 400 s水滴平均直徑為250 μm時，有13個噴頭啟動；500 μm時，有12個噴頭啟動；750 μm時，有8個噴頭啟動。實際上，出現(xiàn)圖6情況的主要原因是，相同時間內平均直徑小的水滴上層熱煙氣溫度較高，從而啟動了更多的溫控噴頭。

圖6　t=1500s時會議桌面上水滴密度分布Fig.6The distribution of water droplet density on the table at t=1 500 s

圖8給出了會議室門口中心線上不同高度的區(qū)域熱煙氣溫度隨時間變化的計算結果。由圖可以看出，在t=462 s時，細水霧滅火系統(tǒng)啟動到t=1 200 s之間，安裝有細水霧滅火系統(tǒng)反而使門口的排煙溫度較無細水霧滅火系統(tǒng)時的有所增加。在t=1 200 s后，水霧滅火僅使出口處上方（z=1.8 m）的煙氣溫度較無水霧滅火時高，使出口處下方（z=1.2 m）的煙氣溫度（約35℃）較無水霧滅火時顯著降低。從t=1 300 s開始，水霧滅火使出口處上方（z=1.8 m）的煙氣溫度（約60℃）較無水霧滅火時也顯著下降。此時，水滴平均直徑不同，但噴頭的水霧流量和噴射的水滴初始速度相同，對出口處上方（z=1.8 m）的煙氣溫度改變影響不大。因此，從有利于人員進出會議室進行人工滅火角度看，水滴平均直徑為250和500 μm時效果較好。

圖7　t=1400s時會議室內高度z=2 m水平面上的水滴密度分布Fig.7The distribution of water droplet density on the level plane of z=2.0 m at t=1 400 s

圖8　會議室門口中心線上不同高度區(qū)域煙氣溫度隨時間變化的計算結果Fig.8The calculated smoke temperature at different height on the center line of ship's meeting room door

綜上所述，當噴頭水霧的流量和噴射的初始速度一定的情況下，并不是水滴平均直徑越小越好。如果水滴平均直徑小于250 μm，一方面會在水霧噴射初期強化火災蔓延；另一方面，當噴頭自帶溫控傳感器啟動時，噴頭啟動快，將導致滅火初期就會在室內殘留大量的水，一旦泄漏到下層艙室，可能對電器設備造成損壞。此外，已經有研究表明，水滴平均直徑接近1 000 μm時，更易在室內地面積水［12］。比較而言，從抑制會議室火災蔓延便于人工滅火、避免艙室內的電器設備損壞角度看，水霧水滴平均直徑在500～750 μm之間較好。

4　結論

本文采用固體可燃物熱解燃燒模型和火災蔓延大渦模擬方法，探討了安裝有細水霧滅火系統(tǒng)、噴射水霧初始速度5 m/s、噴射的噴頭水流量不變的艦船會議室內，不同水滴平均直徑對門處于開啟狀態(tài)時抑制室內火災蔓延和煙氣運動的影響，并得到結論如下：

1）水滴平均直徑小于500 μm時，噴射的水霧初期會強化室內火災的蔓延。

2）當噴頭由自帶的溫控傳感器啟動時，水滴平均直徑越小，相同火災蔓延時間啟動的水霧噴頭越多。

3）綜合考慮抑制會議室的火災蔓延、便于人工滅火、防止艙室內電器設備損壞等因素，細水霧滅火系統(tǒng)的水滴平均直徑應在500～750 μm之間選取。

［1］EDWARDS M，TINLING S，CHAPMAN A.Development of low pressure fine water spray for the royal navy：additive research and preparations for full scale testing［C］//Proceedings of HOTWC 2003 Halon Options Technical Working Conference.Albuquerque，NM：National Institute of Standards and Technology（NIST），2003.

［2］FORSSELL E W，SCHEFFEY J L，DINENNO P J，et al.False deck testing of nanomist water mist systems［C］//Proceedings of HOTWC 2004 Halon Options Technical Working Conference.Albuquerque，NM：NationalInstituteofStandardsandTechnology（NIST），2004.

［3］SMAGORINSKY J.General circulation experiments with the primitive equations（I）：the basic experiment［J］.Monthly Weather Review，1963，91（3）：99-164.

［4］徐旭常，周力行.燃燒技術手冊［M］.北京：化學工業(yè)出版社，2008.

［5］WERNER H，WENGLE H.Large-eddy simulation of turbulent flow over and around a cube in a plate channel［C］//Proceedings of the Eighth International Symposium on Turbulent Shear Flows.Berlin：Springer-Verlag，1991.

［6］FLOYD J E.Multi-parameter，multiple fuel mixture fraction combustion model for the fire dynamics simulator：NIST GCR 08-920［R］.Baltimore，MD：National Institute of Standards and Technology（NIST），2008.

［7］RAITHBY G D，CHUI E H.A finite-volume method for predicting a radiant heat transfer in enclosures with participating media［J］.Journal of Heat Transfer，1990，112（2）：415-423.

［8］YANG L Z，CHEN X J，ZHOU X D，et al.The pyrolysis and ignition of charring materials under an external heat flux［J］.Combustion and Flame，2003，133（4）：407-413.

［9］JIA F，GALEA E R，PATEL M K.The numerical simulation of the noncharring pyrolysis process and fire development within a compartment［J］.Applied Mathematical Modelling，1999，23（8）：587-607.

［10］MCGRATTAN K，MCDERMOTT R，HOSTIKKA S，et al.Fire dynamics simulator user's guide［M］.5thedition.Baltimore，MD：National Institute of Standards and Technology（NIST），2007.

［11］MCGRATTAN K，HOSTIKKA S，MCDERMOTT R，et al.Fire dynamics simulator technical reference guide（3）：validation［M］.Baltimore，MD：National Institute of Standards and Technology（NIST），2013.

［12］ZHAO J B，YANG L J.Experiment and prediction of fire extinguishment with water mist in an enclosed room［J］.Journal of Thermal Science，2013，22（1）：71-79.

Large eddy simulation of fire suppression in ship meeting room with water mist extinguishing system

YUAN Shusheng1，DING Weifeng2，ZHAO Yuanli2
1 Department of Airborne Vehicle Engineering，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China
2 Department of Command，Naval Aeronautical and Astronautical University，Yantai 264001，China

Solid combustibles in the meeting rooms of ships are numerous and densely packed.If a fire occurs，it is preferable for automated fire extinguishers and manual fire fighting methods to be used at the same time.If the situation demands that firefighters go to the scene，a water mist fire suppression system is necessary.In this paper，a model based on the pyrolysis kinetics of solid combustibles and the Large Eddy Simulation（LES）are used to investigate fires in an open-door ship's meeting room with a water mist fire suppression system，and the effects of different diameters of water droplets on the spread of the fire and the motion of the smoke are obtained.The simulated conditions are such that the initial velocity of the droplets equals 5 m/s，and the water mist fire suppression system is activated by the temperature sensors on the sprayers.When the average diameter of water droplets is less than 500 μm，the fire in the ship's meeting room is enhanced in the first stages of spraying.In order to meet the needs of both suppressing the fire and protecting the electric equipment，it is suitable for the average diameter of the water droplets to be between 500 μm and 750 μm.

ship；damage control；water mist fire suppression system；Large Eddy Simulation（LES）；solid combustibles

U664.88

A

10.3969/j.issn.1673-3185.2016.05.018

2015-11-23網絡出版時間：2016-9-21 13:20

袁書生，男，1963年生，博士，教授。研究方向：湍流燃燒實驗與模擬研究。

E-mail：yuanshusheng@tsinghua.org.cn

丁偉鋒（通信作者），男，1979年生，博士，講師。研究方向：裝備安全管理與技術。

E-mail：dingweifeng1029@sina.com