海上平台高温烟气扩散数值模拟分析.pdf

《海上平台高温烟气扩散数值模拟分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

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海上平台高温烟气扩散数值模拟分析王魁涛(中海油研究总院，北京100028)摘要：以渤海某油田新建中心平台25MW燃气透平发电机组排放的高温烟气为研究对象，参考英国标准CAP437的环境判定参数，运用KFX软件对直升机起降影响进行CFD数值模拟。根据模拟结果分析直升机甲板周围温升、湍流的分布情况对直升机起降的影响，得到直升机甲板年不可用概率值。依据计算结果验证工程方案的可行性。关键词：海上平台

2、；高温烟气扩散；直升机甲板；数值模拟中图分类号：TE48文献标志码：A文章编号：1671-7953(2015)03-0095-05目前国内烟气扩散的研究工作主要针对火灾高，空气相对密度减小，使作用于直升机旋翼的升所引起的烟气扩散，且只分析火灾时高温烟气聚力和拉力降低。空气密度下降，进人发动机的空集的区域，用于指导人员应急疏散¨引，而海上平气量也随之减少，造成发动机供气不足，输出功率台高温烟气扩散影响的安全分析研究则较少。海下降，进一步降低旋翼的升力和拉力L4J。当空气上平台大功率燃气透平排烟流量大、废气温度高，温度为80℃时，空气密度较空气温度为15℃时下可达200～500oC，很

3、有可能成为影响直升机安全降约20％，旋翼拉力也下降约20％，从而造成直起降的隐患。由于海上平台排烟设备的操作工况升机迅速下降。急剧韵温度变化还会导致发和海洋环境相对复杂，影响因素较多，包括气体排动机喘振，致使压缩机停转或熄火。放速度、气体组分、温度、风向及附近障碍物等，因直升机甲板一般位于生活楼顶部，气流流过此有必要对高温烟气的扩散影响进行分析。生活楼时会形成尾涡湍流，当直升机飞人尾涡区以渤海某油田新建中心平台在国内自营油田域时会形成激波，影响正常推力，造成动力下降。首次应用的25MW透平发电机组为研究对象，采2相关安全判定标准用计算流体力学(CFD)方法分析燃气透平排放的高温烟气

4、对直升机起降的影响，模拟高温烟气在目前国内外安全管理部门及第三方科研咨询平台直升机甲板及周围空间的流动及分布规律，机构在直升机作业安全方面都制定有相应的规范验证目前平台总体设计方案的可行性，供排烟管和标准。国内对直升机甲板的设计主要依据《民设计、平台上部的总体优化布置及直升机起降飞用直升机海上平台运行规定》，在设计环境条件行管理参考。方面只对风速和能见度进行了要求，但未对温度和湍流进行限定。1海上直升机甲板环境影向因素挪威规范NORSOKC一004规定直升机甲板影响海上直升机安全起降的主要环境因素包周围温升不能超过环境温度3~C，未见直升机甲括高温烟气和湍流两部分。板周围湍流的限定

5、条件j。平台上排放的高温烟气造成周围环境温度升美国APIRP2L中只提到了空气湍流影响，限定没有具体量化。英国CAA(CivilAviationAuthority)制定的直收稿日期：2014—12—24升机甲板安全设计规范CAP437则对环境条件的修回日期：2015—01—06基金项目：中海油研究总院项目(2013BD一006)判定标准相对明确，并且制定了与CAP437配套第一作者简介：王魁涛(1981一)，男，硕士，工程师的相关研究报告和推荐做法如CAAPAPER一研究方向：海洋工程安全分析99004、CAAPAPEB2008／03等，用于指导海上直E-mail：wangkt@c

6、nooc．com．(311升机甲板的设计l8。95霸王魁涛：海上平台高温烟气扩散数值模拟分析船第海44工卷程●■瓣表3中心平台直升机年不可用概率统计风向(与(竺：!：12不可用肭。‘～概率总方向夹角)／(。)54I>10．7方。．1O．7，％图5直升机甲板上部空间湍流的等值线(风向NNW，风速15m／s)间的沟通，考虑到目前采用风频统计偏保守的情况，参考国内外类似项目，直升机甲板年不可接受概率值控制在10％以内可以接受。目前设计方案中的12．7％的概率偏高，设计方案需要优化。设计方案中平台结构尺寸已经确定，增大废热烟囱与直升机甲板之间的水平距离存在难度；增加直升机甲板与烟囱顶端之间

7、的相对高度具有982第0135期拄王魁涛：海上平台高温烟气扩散数值模拟分析船海工程第44卷可行性。升高烟囱高度相当于将烟羽影响范围整取消飞行或降落其他平台等措施消除影响。体向上平移，从而增大烟羽与直升机甲板之间的距参考文献离。经计算，在现有基础上烟囱升高6、11、20m，年[1]曲志明，李正，周心权．室内火灾烟气流动的三维不可用概率对应下降至9．8％、8．4％、4．0％。大涡数值模拟[J]．重庆建筑大学学报，2008，30(1)：综合上述分析，建议在现有设计方案基础上