二次FAE的火球温度及热幅射效应研究

以总热焓的方法计算二次燃料空气炸药的爆炸火球温度，并以程序实现了火球温度的计算。得出的结果基本与实验值吻合。本介绍了以Baker方法及S．B.Dorofeev方法求算二次燃料空气炸药火球热幅射效应的计算过程。并对比了两种方法所得数据的结果。得出以S．B．Dorofeev方法优于Baker方法的结论。     

火球热辐射后果计算动态模型的应用

为了精确地评估火球的热辐射后果,需要深入研究火球热负荷对影响区域暴露人员所造成的伤害.详细介绍了具有时间属性的火球热辐射动态模型,以实例描绘了火球直径、高度以及目标接受到的热通量等火球参数的动态变化规律.结果表明:具有时间属性的火球热辐射动态模型计算出的热辐射值小于静态模型计算的值,动态模型有可能更准确地描述火球参数的实际动态变化,进而合理地确定火球热辐射的人员伤亡区域,并为过热可燃液体容器的安全设计及风险分析提供一种新的后果评估技术及方法.     

基于油罐区火球事故的热辐射危害研究

为了研究油罐区火球事故热辐射危害，基于火球燃烧模型和热辐射传播原理，结合丙烷火球案例研究，并用FDS软件模拟验证。根据参与反应燃料的质量，确定火球燃烧参数：火球最大直径、燃烧时间、最大上升高度以及表面热辐射能。通过改进观测因子和大气透射率公式，建立关于受辐射目标高度的火球危害模型函数。用MATLAB计算结果，对照热辐射通量准则，确定罐体热毁伤等级。理论计算结果与模拟结果吻合度较好，监测点位置越高，接受热辐射通量越大，罐体受损越严重。相较于传统火球危害模型忽略受辐射目标高度，导致低估油罐受损程度，改进后模型分析油罐区火球事故热辐射危害更加安全、可靠。     

LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球热辐射概率风险评估

分析了火球热辐射的特点,针对LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球造成的热辐射危害存在不确定性,建立了爆炸火球热辐射风险评估模型,提出了一种基于Monte-Carlo模拟的不确定性处理方法,引入实例计算了LPG沸腾液体扩展蒸气爆炸火球伤害范围、事故风险概率曲线方程和累计概率曲线方程,对于定量评估火球热辐射风险具有重要意义.     

梯萘42炸药反应动力学实验研究

采用差热分析仪对梯萘42炸药进行差热分析,测定其反应动力学过程。得到实验样品在不同的升温速率下的DTA曲线和相关的特征数据,以及开始加速分解的温度和峰值温度。采用Kissinger法计算了梯萘42炸药的动力学参数,得出活化能E和指前因子A分别为88 kJ/mol、9.3×107s-1。     

BLEVE事故后果分析软件化实现

对BLEVE的三种主要灾害模式，火球辐射、超压以及碎片抛射进行了研究，研究总结了各自的灾害计算模型及相关的伤害准则，采用STATLSTICA6．0对火球直径、持续时间进行了重新拟合，给出了爆炸能量计算模型中不确定性参数的选取方法，对碎片抛射的各个不确定性参数的分布进行了总结。根据总结得出的模型，采用VB6．0编制了BLEVE事故后果分析软件，并分别以球罐、丙烷的热BLEVE算例及卧罐、二氧化碳的冷BLEVE算例对软件的计算功能进行演示。     

水平燃料填充床反向阴燃传播及其熄灭分析

根据单步反应机理(仅包括燃料的氧化),建立了一维非稳态燃料填充床反向阴燃的数学模型。通过简化模型参数及大活化能渐近分析,得出了定性描述燃料反向阴燃传播的两个方程。结果表明:随着空气流量的增大,阴燃温度是不断上升的,但由于受到反向空气风流的影响,阴燃温度的增长幅度是逐渐变小的;阴燃传播速度却呈现出先增大后减小直至熄灭的变化趋势。这种变化趋势与前人的实验结果相一致。通过定性分析得出:在气体流量为零的情况下,燃料仍然可以发生阴燃,而维持阴燃不断传播所需要的氧气量源于反应区域周围气体的扩散。此外,也分析了燃料特性参数(如密度、孔隙率、比热、导热系数及活化能)对燃料阴燃温度和阴燃速度传播的影响。     

聚能射流引爆柴油的试验研究

为了掌握聚能射流引爆车辆油料的物理过程及其火球特征参数,以获取影响爆炸后果的因素,最终实现抑制爆炸后果的目的,进行Φ40 mm聚能装药引爆柴油的试验。采用高速照相机、红外热成像仪分别记录引爆柴油过程和柴油火球的温度参数。试验结果表明:引爆柴油瞬间会使油箱内发生蒸气爆炸,若油箱内未形成空气对流,则燃烧火焰在20 ms内自动熄灭;若引爆过程中油箱发生破裂,油蒸气与液滴将喷射出来,与空气混合形成喷射火,并产生液雾燃烧,其火球表面最高温度超过1 000℃。在液相区引爆形成的火球的温度只有482.6℃,远低于在蒸气区引爆产生的火球的温度。对油箱进行加固防止产生除弹孔外的其他裂口,以及避免聚能射流引爆油料蒸气区,均能有效抑制爆炸后果。     

静风环境热重气体行为模式分析

热重气体是指从容器、管道、钻井等喷出时的温度比大气环境温度高、标准状况下密度比空气密度大的气体.有毒热重气体沉降到地面会对人和动植物造成危害.本文根据能量守恒定律和气体状态方程,建立了静风环境热重气体行为模式判别式,计算分析了喷出气体温度不同、有毒热重气体含量不同时的有毒热重气体行为模式.计算结果分析表明,随着喷出气体温度的升高,空气与有毒热重气体混合物中有毒热重气体开始沉降的浓度下降.     

铁粉硫化产物二次氧化自燃性影响因素研究

为防止含硫原油储罐腐蚀产物发生二次氧化而引发火灾或爆炸事故,研究Fe粉硫化产物二次氧化的影响因素。试验以Fe粉为原料,与H2S反应制备Fe S;Fe S与空气接触一次氧化后密闭存放,设定不同的存放时间、温度以及控制不同的一次氧化程度,再分别进行二次氧化,考察这3个因素对二次氧化过程的影响。通过检测样品存放过程中单质S含量变化以及表征样品组成变化,来探究二次氧化过程的机理。结果表明:初次氧化反应生成的单质S能和剩余的Fe S反应生成自燃性更高的多硫化铁,存放时间、温度及一次氧化程度影响多硫化铁的生成量和活性;多硫化铁的含量和活性越高,二次氧化升温越剧烈,样品的自燃倾向性越强。     

LPG球罐BLEVE过程中超压与热耦合效应模拟研究

为评估LPG球罐发生BLEVE过程中超压与热耦合效应对化工企业抗爆控制室和避难所选址的影响,采用TNO多能法数学模型计算冲击波超压,采用多源数学模型计算火球热辐射。编写MATLAB计算程序,并应用ANSYS模拟二者破坏效应的耦合作用。LPG球罐发生BLEVE过程中,爆炸冲击波的传播速度、持续时间和火球的传播速度、持续时间不同,爆炸冲击波主要在燃料高速抛散的初期形成,之后基本与火球脱离。分别模拟计算冲击波超压和火球热辐射对抗爆控制室和避难所的影响,结果表明：抗爆控制室选址只需考虑爆炸冲击波的影响;避难所选址需要考虑冲击波超压和火球热辐射作用双重影响。在研究基础上提出,LPG球罐附近人员逃生的避难所应设置在球罐防火堤外紧邻防火堤处的地下,应具有抗震、防渗、防火、防中毒窒息等功能。人员应在BLEVE发生前进入避难所才能逃生。     

用加速量热仪研究乳化炸药的热稳定性

使用加速量热仪（ARC）研究了一种新型乳化炸药的热稳定性,得到了乳化炸药样品的热分解温度和压力随时间的变化曲线以及自热速度,分解压力随温度的变化曲线,分析了其热分解过程,计算了表观活化能Ea和指前因子A。测试和分析结果表明所测试的乳化炸药具有良好的热稳定性。     

大豆磷脂对乳化炸药热稳定性影响研究

为分析乳化剂对乳化炸药热稳定性影响,用热重差热联用热分析仪(TG-DTA-DTG)分析乳化炸药热分解特性,根据Kissinger法计算乳化炸药热分解动力学参数。研究结果表明:大豆磷脂显著降低乳化炸药体系的峰温;含有大豆磷脂的乳化炸药热分解曲线有分裂峰;大豆磷脂在145℃发生自分解,其对乳化炸药活化能值影响不大。大豆磷脂对乳化炸药热稳定性影响的机理可能是大豆磷脂中的活性小分子物质诱导乳化炸药中的硝酸铵离解反应产物在较低温度下参与反应,从而使乳化炸药热稳定性降低。     

液化石油气BLEVE事故研究

为了减小液化石油气沸腾液体扩展蒸汽云爆炸事故后果,采用ALOHA软件对液化石油气储罐泄漏事故进行研究,基于液化石油气泄漏量、空气湿度、风速、储存温度等爆炸事故后果影响因素进行数值模拟。研究结果表明:液化石油气泄漏量越大,沸腾液体扩展蒸汽云爆炸事故产生的火球直径越大,燃烧时间或热辐射时间越长,且造成的危害范围越大,事故后果越严重;随着空气湿度增加,事故影响的范围逐渐减小,事故后果相对减小;随着液化石油气储存温度增加,事故影响范围逐渐减小;风速对于事故影响范围无影响;空气湿度、储存温度及风速对火球直径及火球燃烧时间无影响。     

火球热辐射改进计算模型

为对火球热辐射影响范围进行合理的计算和危险后果进行合理评价,借鉴点源模型和计算流体力学CFD思想,建立了火球热辐射改进计算模型,并与点源模型进行了对比。结果表明:改进模型比传统的点源模型计算结果偏大,特别是距离火球较近处。随着半径的增加,2种模型的计算结果趋于统一。当测量点的半径大于火球半径的2倍时,可以使用点源模型进行热辐射量的计算,满足工程精度要求;在近火球位置,点源模型精度较差,须用改进模型进行计算。建立的改进计算模型可以实现火球热辐射的快速计算,是有效、可行的。     

FAE威力评价方法与目标防护分析

对燃料空气炸药（ＦＡＥ）爆炸场特性进行了分析;从冲击波超压－ 冲量毁伤准则出发,提出一种以靶板毁伤效应为评价依据的ＦＡＥ威力评价方法,并结合易损性等效原理,对不同毁伤等级下目标防护问题进行了分析     

救生舱高温环境的传热研究

为提高救生舱热防护能力,延长救援时间,在空载状态下救生舱热载荷研究的基础上,提出救援状态下救生舱外部传热热负荷的量化方法。已知救援状态下救生舱内、外温度随时间变化曲线,拟合温度函数。依据温度变化特点划分区间,积分求取各区间上温度平均值,计算温差,由传热方程计算救援状态下救生舱的热载荷。以某型号救生舱载人综合防护试验为例,根据模拟灾变环境的温度变化特点,运用该方法计算最高温度与常态温度下外部高温空气向舱体及其内部空间传热的热载荷,得到救生舱的总热负荷,外部传热最大传热功率及救生舱热载荷负荷范围。     

烷烃类燃料/空气预混气着火过程数值预测

理论分析烷烃类燃料,空气混合物热着火过程,并对IPIC－CFDII软件进行修改,使之适全合资料零维着火计算,程序采用了美国SANDIA国家实验室,NASA和BERKELEY大学热力学数据库中的相关参数以及大型化学反应动力学软件包CHEMKIN中相关的模型和子程序,运用开发的源码,以庚烷／空气预混气为例,采用庚烷氧化的最新化学反应动力学机理（包含290个基元反应,涉及57种组分）,计算了其在不同点火温度,不同当量比和不同压力下的着火延迟时间,同时预测了火焰中反应物,主产物,自由基沈庆以及温度变化的时间进程,以具体说明该软件的应用效果。     

聚氨酯硬泡外墙保温材料的热稳定性分析

在空气和氮气气氛下对聚氨酯硬泡(Rigid Polyurethane Foam,RPUF)进行了热重分析.在空气气氛下将样品分别以10℃/min、20℃/min、40℃/min和50℃/min的升温速率从室温加热至800℃.用Flynn-Wall-Ozawa (FWO)等转化率方法和非线性多参数回归方法(Multivariate Non-linear Regression Method)计算热动力学参数.RPUF在空气和氮气气氛中的热解可认为是2步连续反应.RPUF在空气气氛中的热解过程可由Fn→Fn机理准确描述,在氮气气氛中则可由Fn→D3机理描述.基于可靠的动力学参数和反应机理函数,对RPUF在不同温度下的寿命进行了预测.结果表明,RPUF的寿命对温度变化非常敏感,同时受分解气氛等因素的影响.     

汽车爆炸的超压分布规律实验研究

测试了不同药量和不同车型的爆炸超压值,对汽车爆炸的超压分布规律进行了实验研究.结果表明,小汽车内发生炸药爆炸时,车门侧压力明显大于车尾部方向的压力,车外的冲击波超压值要大于空气中炸药爆炸的结果,前者约为后者的1.0～2.2倍.即车体对冲击波约束作用要小于车内底盘的反射作用.计算得到了实验中冲击波超压对人员的杀伤半径和最小安全距离,对汽车爆炸案件具有一定指导作用.冲击波的反射不可忽视,货车下地面炸药爆炸表现出明显的冲击波反射作用,测得超压值大于空气中爆炸的超压值.