海上平臺(tái)高溫?zé)煔鈹U(kuò)散數(shù)值模擬分析.pdf

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1、第44卷第3期船海工程Vol_44No．32015年6月SHIP&0CEANENGINEERINGJun．2015DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2015．03．023海上平臺(tái)高溫?zé)煔鈹U(kuò)散數(shù)值模擬分析王魁濤(中海油研究總院，北京100028)摘要：以渤海某油田新建中心平臺(tái)25MW燃?xì)馔钙桨l(fā)電機(jī)組排放的高溫?zé)煔鉃檠芯繉?duì)象，參考英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)CAP437的環(huán)境判定參數(shù)，運(yùn)用KFX軟件對(duì)直升機(jī)起降影響進(jìn)行CFD數(shù)值模擬。根據(jù)模擬結(jié)果分析直升機(jī)甲板周圍溫升、湍流的分布情況對(duì)直升機(jī)起降的影響，得到直升機(jī)甲板年不可用概率值。依據(jù)計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證工程方案的可行性。關(guān)鍵詞：海上平臺(tái)

2、；高溫?zé)煔鈹U(kuò)散；直升機(jī)甲板；數(shù)值模擬中圖分類號(hào)：TE48文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671-7953(2015)03-0095-05目前國(guó)內(nèi)煙氣擴(kuò)散的研究工作主要針對(duì)火災(zāi)高，空氣相對(duì)密度減小，使作用于直升機(jī)旋翼的升所引起的煙氣擴(kuò)散，且只分析火災(zāi)時(shí)高溫?zé)煔饩哿屠档?。空氣密度下降，進(jìn)人發(fā)動(dòng)機(jī)的空集的區(qū)域，用于指導(dǎo)人員應(yīng)急疏散¨引，而海上平氣量也隨之減少，造成發(fā)動(dòng)機(jī)供氣不足，輸出功率臺(tái)高溫?zé)煔鈹U(kuò)散影響的安全分析研究則較少。海下降，進(jìn)一步降低旋翼的升力和拉力L4J。當(dāng)空氣上平臺(tái)大功率燃?xì)馔钙脚艧熈髁看?、廢氣溫度高，溫度為80℃時(shí)，空氣密度較空氣溫度為15℃時(shí)下可達(dá)200～500oC，很

3、有可能成為影響直升機(jī)安全降約20％，旋翼拉力也下降約20％，從而造成直起降的隱患。由于海上平臺(tái)排煙設(shè)備的操作工況升機(jī)迅速下降。急劇韻溫度變化還會(huì)導(dǎo)致發(fā)和海洋環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，影響因素較多，包括氣體排動(dòng)機(jī)喘振，致使壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)或熄火。放速度、氣體組分、溫度、風(fēng)向及附近障礙物等，因直升機(jī)甲板一般位于生活樓頂部，氣流流過此有必要對(duì)高溫?zé)煔獾臄U(kuò)散影響進(jìn)行分析。生活樓時(shí)會(huì)形成尾渦湍流，當(dāng)直升機(jī)飛人尾渦區(qū)以渤海某油田新建中心平臺(tái)在國(guó)內(nèi)自營(yíng)油田域時(shí)會(huì)形成激波，影響正常推力，造成動(dòng)力下降。首次應(yīng)用的25MW透平發(fā)電機(jī)組為研究對(duì)象，采2相關(guān)安全判定標(biāo)準(zhǔn)用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法分析燃?xì)馔钙脚欧诺母邷責(zé)煔?/p>

4、對(duì)直升機(jī)起降的影響，模擬高溫?zé)煔庠谀壳皣?guó)內(nèi)外安全管理部門及第三方科研咨詢平臺(tái)直升機(jī)甲板及周圍空間的流動(dòng)及分布規(guī)律，機(jī)構(gòu)在直升機(jī)作業(yè)安全方面都制定有相應(yīng)的規(guī)范驗(yàn)證目前平臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案的可行性，供排煙管和標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)對(duì)直升機(jī)甲板的設(shè)計(jì)主要依據(jù)《民設(shè)計(jì)、平臺(tái)上部的總體優(yōu)化布置及直升機(jī)起降飛用直升機(jī)海上平臺(tái)運(yùn)行規(guī)定》，在設(shè)計(jì)環(huán)境條件行管理參考。方面只對(duì)風(fēng)速和能見度進(jìn)行了要求，但未對(duì)溫度和湍流進(jìn)行限定。1海上直升機(jī)甲板環(huán)境影向因素挪威規(guī)范NORSOKC一004規(guī)定直升機(jī)甲板影響海上直升機(jī)安全起降的主要環(huán)境因素包周圍溫升不能超過環(huán)境溫度3~C，未見直升機(jī)甲括高溫?zé)煔夂屯牧鲀刹糠?。板周圍湍流的限?/p>

5、條件j。平臺(tái)上排放的高溫?zé)煔庠斐芍車h(huán)境溫度升美國(guó)APIRP2L中只提到了空氣湍流影響，限定沒有具體量化。英國(guó)CAA(CivilAviationAuthority)制定的直收稿日期：2014—12—24升機(jī)甲板安全設(shè)計(jì)規(guī)范CAP437則對(duì)環(huán)境條件的修回日期：2015—01—06基金項(xiàng)目：中海油研究總院項(xiàng)目(2013BD一006)判定標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)明確，并且制定了與CAP437配套第一作者簡(jiǎn)介：王魁濤(1981一)，男，碩士，工程師的相關(guān)研究報(bào)告和推薦做法如CAAPAPER一研究方向：海洋工程安全分析99004、CAAPAPEB2008／03等，用于指導(dǎo)海上直E-mail：wangkt@c

6、nooc．com．(311升機(jī)甲板的設(shè)計(jì)l8。95霸王魁濤：海上平臺(tái)高溫?zé)煔鈹U(kuò)散數(shù)值模擬分析船第海44工卷程●■瓣表3中心平臺(tái)直升機(jī)年不可用概率統(tǒng)計(jì)風(fēng)向(與(竺：!：12不可用肭?！怕士偡较驃A角)／(。)54I>10．7方。．1O．7，％圖5直升機(jī)甲板上部空間湍流的等值線(風(fēng)向NNW，風(fēng)速15m／s)間的溝通，考慮到目前采用風(fēng)頻統(tǒng)計(jì)偏保守的情況，參考國(guó)內(nèi)外類似項(xiàng)目，直升機(jī)甲板年不可接受概率值控制在10％以內(nèi)可以接受。目前設(shè)計(jì)方案中的12．7％的概率偏高，設(shè)計(jì)方案需要優(yōu)化。設(shè)計(jì)方案中平臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)確定，增大廢熱煙囪與直升機(jī)甲板之間的水平距離存在難度；增加直升機(jī)甲板與煙囪頂端之間

7、的相對(duì)高度具有982第0135期拄王魁濤：海上平臺(tái)高溫?zé)煔鈹U(kuò)散數(shù)值模擬分析船海工程第44卷可行性。升高煙囪高度相當(dāng)于將煙羽影響范圍整取消飛行或降落其他平臺(tái)等措施消除影響。體向上平移，從而增大煙羽與直升機(jī)甲板之間的距參考文獻(xiàn)離。經(jīng)計(jì)算，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上煙囪升高6、11、20m，年[1]曲志明，李正，周心權(quán)．室內(nèi)火災(zāi)煙氣流動(dòng)的三維不可用概率對(duì)應(yīng)下降至9．8％、8．4％、4．0％。大渦數(shù)值模擬[J]．重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30(1)：綜合上述分析，建議在現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上