综合管廊燃气舱燃气爆炸冲击波传播特征研究*

为研究综合管廊燃气舱燃气爆炸冲击波的传播特征,采用数值模拟方法研究首次超压峰值和首次流速峰值的变化规律,建立首次流速峰值与首次超压峰值和填充长度的耦合关系,分析不同填充长度情况下燃气爆炸后的超压和水平流速的变化规律。结果表明:燃气爆炸后,燃气舱内存在多个超压峰值,峰值间存在明显的时间差。冲击波到达各测点的时间与燃气填充长度成反比关系。水平流速曲线随着时间的变化以0为基点上下振荡,存在正向峰值和反向峰值。随着燃气填充长度的增加,流速下降趋势变快。首次超压峰值随传播距离的增加先增大后减小再增大,随着填充长度的增加,产生超压峰值最大值的位置由接近填充长度结束的位置转移到燃气舱封闭端。首次流速峰值随传播距离的增加先增大后减小。首次流速峰值与首次超压峰值呈现正比关系,通过拟合得到流速峰值与超压峰值及填充长度的耦合关系。研究结果可为燃气舱燃气爆炸后的流速分布研究以及燃气舱防火分区的设计提供参考。     

综合管廊燃气舱运营风险及应对措施探讨

为降低综合管廊燃气舱的运营风险,选择燃气舱泄漏、爆炸2类事故进行分析.利用OpenFoam软件模拟综合管廊燃气舱爆炸对纵向前后相邻分区的影响,模拟结果显示,最大超压值可能在纵向相邻分区中出现.从本质安全和防爆抑爆2个角度,提出使用模块化管道作业机器人、线型激光可燃气体探测器、控制点火源、减少支墩和支架数量和减小体积、预警前后相邻分区、增大泄爆面积、通风夹层防火防爆处理等措施进一步提升综合管廊燃气舱的安全,降低事故风险.     

挡气板对综合管廊燃气舱爆炸冲击波传播规律影响研究

为研究挡气板对综合管廊燃气舱爆炸冲击波传播影响规律,采用Fluent模拟软件,研究三维燃气舱模型中不同挡气板间距下燃气爆炸后超压变化规律,探究不同间距挡气板对抑制燃气舱内爆炸冲击波传播效果.结果表明:挡气板对燃气舱中部超压影响较小,对顶部超压变化影响较大,导致燃气舱顶部挡气板处超压峰值激增;当气体填充区长20 m,挡气...     

城市燃气管道泄漏爆炸事故三维风险数值模拟

城市燃气管道在发生泄漏导致火灾爆炸事故时,在空间某点形成的风险,不仅与泄漏量、泄漏时间有关,还与空间有无障碍物、泄漏环境等因素有关。基于物理场经典的场理论,定义城市燃气管道泄漏爆炸事故的风险场,推导出多个危险源在空间某点形成的风险强度公式。利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件模拟有无障碍物时爆炸事故形成的风险在空间传播规律。结果表明,障碍物对空气超压峰值的影响具有距离效应。在障碍物近区,空气冲击波经反射叠加作用造成超压峰值急剧升高;在障碍物远区,空气冲击波经障碍物反射后由于随距离衰减过快,对超压峰值影响微弱,甚至没有影响。同时对有障碍物存在时进行爆炸破坏效应模拟,得到爆炸破坏效应的5个分区,界定了爆炸破坏对人身伤害程度范围。首次提出了城市燃气管道泄漏爆炸事故风险场的概念,并运用风险场理论研究了空间某点多个危险源同时存在时的风险传播问题。     

城镇燃气管道泄漏爆炸的定量风险分析

介绍了城镇燃气管道泄漏爆炸冲击波超压的定量风险分析方法.简要介绍了城镇燃气管道,对城镇燃气管道泄漏的失效概率、泄漏源模型、爆炸冲击波超压模型、超压概率模型、个人风险和社会风险分别作了论述.     

挡气板对综合管廊燃气泄漏扩散影响规律研究*

为研究挡气板对综合管廊燃气泄漏扩散影响规律,采用Fluent 软件模拟增设挡气板条件下泄漏燃气浓度分布特性,研究挡气板对探测效果及危险区域分布影响规律。结果表明:无通风情况下,增设挡气板可提升探测效果;正常通风条件下,探测效果无明显提升;挡气板高度达到0.5 m后,继续增加设置高度,探测效果无显著提升;无通风条件下,受挡气板区间段阻挡作用影响,燃气浓度危险区域扩张速度减小;正常通风条件下,挡气板背风侧安全区域间接促进泄漏燃气扩散排出,可有效防止管廊内部燃气聚集。研究结果可为优化综合管廊燃气舱可燃气体探测布置方案提供新思路与理论依据。     

公用燃气管道定检现场隐患(一)

近两年来,全国陆续发生湖北十堰“6·13”重大燃气爆炸事故、大连“9·10”燃气爆炸事故、沈阳市和平区太原南街222号“10·21”较大管道燃气泄漏爆炸事故、大连瓦房店市“10·24”燃气闪爆事故等多起影响较大的管道燃气爆炸(闪爆)事故,造成近百人伤亡,经济损失巨大。     

公用燃气管道定检现场隐患(二)

近两年来,全国陆续发生湖北十堰“6·13”重大燃气爆炸事故、大连“9·10”燃气爆炸事故、沈阳市和平区太原南街222号“10·21”较大管道燃气泄漏爆炸事故、大连瓦房店市“10·24”燃气闪爆事故等多起影响较大的管道燃气爆炸(闪爆)事故,造成近百人伤亡,经济损失巨大。     

单侧弱面受限空间油气爆炸超压荷载的实验研究

为了研究油气在单侧含有弱面结构受限空间中的爆炸特征,构建了单侧开口短管道汽油蒸汽爆炸实验系统,研究了不同开口面积下汽油蒸汽爆炸过程中超压的变化规律。研究结果表明:开口率为25%和50%条件下,内场仅有一个超压峰值P_B,外场轴向有2个超压峰值P_B和P_(FV),且外场沿轴向和纵向超压值相差较大;开口率为100%条件下,内外场均有2个超压峰值P_B和P_(FVEXT),且轴向和纵向超压峰值相差较小;25%开口率和50%开口率条件下油气爆炸火焰形态为喷射状,但未发生外部爆炸;100%开口率条件下火焰形态为蘑菇状,并且发生外部爆炸;随着初始油气浓度的升高,腔体内外超压峰值均先增大后减小,内外场最大超压峰值所对应的油气浓度为1.69%,外部爆炸超压峰值的最大值对应油气浓度为2.12%;随着初始点火能的升高,爆炸过程中的内外超压峰值均升高,而且外部爆炸发生所对应的初始油气浓度的范围增加。     

城镇燃气管道泄漏事故应急处置失效原因及对策探析

随着城镇燃气的快速发展和普及,管道长度及用户数量日益增加,频发的事故使得燃气安全备受公众关注.燃气管道布局复杂,多种因素均可导致泄漏,可燃气体与空气混合后会引发爆炸事故. 本文根据我国近年典型管道燃气泄漏事故的经验教训,从抢险人员已介入但未能成功避免伤亡后果的事件中总结应急失效原因,探讨可行对策,以供读者参考.     

瓦斯爆炸在角联通风管网中的传播特性研究*

为研究真实通风工况下瓦斯爆炸冲击波在复杂管网内的超压演化规律及高温传播规律,采用数值模拟方法,研究角联通风管网模型中各个监测点在不同通风条件下对瓦斯爆炸冲击波超压及高温的影响规律,研究结果表明:瓦斯爆炸冲击波在角联管网传播过程中产生3个局部高压区域,高温气体主要在左、右通路内传播,斜角联分支内只受到微弱影响;管网入口风流的存在,使得爆炸初期冲击波超压经相同距离传播用时更短,峰值更大,破坏力更强;风流的存在使得管网内高温气体传播状态发生改变,斜角联分支与左通路尾部热量发生积聚,温度峰值更大。     

CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性研究

为了解CO2-超细水雾对瓦斯/煤尘爆炸抑制特性，用自行搭建的实验系统，从超压、火焰传播速度和火焰结构3个方面研究了CO2-超细水雾形成的气液两相介质对9.5%瓦斯/煤尘复合体系爆炸的抑爆效果、影响因素与原因。研究结果表明:随着CO2体积分数和超细水雾质量浓度的增加，爆炸火焰最大传播速度、爆炸超压峰值均出现明显下降，火焰到达泄爆口时间显著延迟；尤其当CO2体积分数达到14%与超细水雾的共同抑爆效果凸显，瓦斯/煤尘复合体系爆炸超压的“震荡平台”消失，同时火焰结构呈现“整体孔隙化”。所得结论为煤矿井下高效防爆抑爆技术进行了完善和增强。     

瓦斯积聚量及爆炸距离对风机和防爆门的影响研究*

为揭示瓦斯积聚量及瓦斯爆炸距离对风机和防爆门的影响机制，利用Fluent模拟软件，结合宁煤集团羊场湾矿的实际情况，在构建三维数学物理模型的基础上，开展不同瓦斯积聚量（56.52，113.04，169.56，226.08 m3）和不同爆炸距离（20，30，50，70 m）条件下的模拟研究。研究结果表明:风机和防爆门处超压峰值随瓦斯积聚量增加而增加，均呈线性关系，瓦斯积聚量为56.52 m3时风机处超压峰值为0.260 MPa，小于风机破坏荷载0.306 MPa；考虑安全系数前提下，当瓦斯积聚量超过56.52 m3时防爆门应开启保护风机；在确定瓦斯积聚量为56.52 m3基础上，分析不同爆炸距离对风机和防爆门影响，由模拟结果可知，风机和防爆门处超压峰值随爆炸距离增加而降低，均呈幂函数关系。研究成果可为瓦斯爆炸对风机和防爆门的影响研究提供指导。     

空腔及其耦合水袋抑制瓦斯爆炸实验研究

为探索一种新型瓦斯抑爆技术,设计宽径比分别为1.5,2.5,4的矩形空腔体,并基于自行搭建的长36 m,管径为200 mm的大型瓦斯爆炸实验系统,通过在管网中铺设不同宽径比空腔体结构开展抑爆实验。此外依托支护简单的宽径比为2.5的空腔体,在腔体内填充不同质量水袋开展实验,以期进一步提高空腔体抑爆性能。结果表明:对于长径比为2.5、高径比为1的空腔体在实验宽径比范围内均能在一定程度上抑制瓦斯爆炸强度;随着腔体宽径比的增加,截面面积变化率增大,火焰及冲击波超压峰值衰减幅度越大,抑爆效果越佳;空腔耦合抑爆剂水能提高腔体的抑爆效果,在实验范围内较纯空腔可使火焰抑制率最大提高70%,超压峰值抑制率最大提高263%。     

燃气爆炸荷载下隧道砌体损伤规律与事故影响范围研究

为降低隧道内燃气爆炸时砖砌体抛射物造成人员伤亡的概率,以中缅油气管道隧道砖砌体为研究对象,建立3种不同类型砖砌体的数值模型,将燃气爆炸荷载简化为三角形荷载,基于LS-DYNA软件,研究燃气爆炸荷载下隧道砖砌体结构的损伤规律与砖砌体抛射物的潜在影响范围.研究结果表明:砖砌体在天然气爆炸荷载作用下,可能会发生整体破坏,产生...     

泄爆面特征参数对天然气爆炸超压峰值的影响规律

为揭示泄爆面特征参数对大尺度受限空间内天然气爆炸超压峰值结构的影响机制，基于典型房间特征，借助计算流体动力学技术研究不同泄爆面开启压力、开启时间以及泄压比等参数条件下室内天然气泄爆超压峰值结构的分布规律。研究结果表明:峰值Pb随开启压力和开启时间增加均呈线性增长趋势，而泄压比对Pb影响较小；峰值Pmfa与室内最大火焰面积有关，随开启压力、开启时间的增加和泄压比的减小，气体出流速度增大，进而产生更强的湍流，导致室内火焰面积和气体燃烧率增加，最终Pmfa增大；峰值Pext随泄压比增加呈快速降低趋势，同时开启压力和开启时间对Pext影响具有协同效应，共同促进Pext快速增加。     

Influence of built-in obstacles on unconfined vapor cloud explosion

The obstacle structure in the vapor cloud has a significant influence on the gas explosion. Obstacles could not only lead to the acceleration of flame, but also they may occupy some space, thus affecting the amount of combustible gas. In this paper, a new two-step method was proposed to respectively study the effects of the obstacles amount and volume blockage ratio (VBR) on the gas explosion by using Computation Fluid Dynamic software AutoReaGas, and the obstacles in the vapor cloud were set to “Solid” instead of “Subgrid”. Based on the results and analysis, it is found that the peak overpressure and the maximum combustion rate rise with the increase of the number of obstacles for a single VBR, which indicated that the vapor cloud explosion of more obstacles was more dangerous for a single VBR. However, under a single number of obstacles, the peak overpressure and the maximum combustion rate increase firstly and then decrease as VBR increases and reach the highest at the VBR of 0.74, which indicated that the intensity of vapor cloud explosion reach a peak at a certain VBR in the middle instead of the largest. In addition, the existence and structure of obstacles have little effect on the size of explosion fireball when the size and concentration of combustible gas cloud are the same.     

大尺度障碍物与泄爆面对天然气内爆炸的协同作用规律研究

为阐释民用建筑内部大尺度物品与门窗等泄爆面对天然气爆炸灾害的协同作用机制，基于典型厨房空间布局及内部物品特征，借助计算流体动力学技术研究了不同泄爆面开启压力和不同大尺度障碍物体积阻塞率条件下天然气内爆炸火焰速度、爆炸超压的分布规律。研究结果表明:大尺度障碍物与泄爆面对室内天然气爆炸过程具有显著的协同作用，共同促进火焰速度与爆炸超压的显著增长，并缩短峰值超压到达时间；大尺度障碍物的存在虽然显著降低了室内天然气的体积，但从增加房间内湍流源和相对长径比的角度进一步促进了泄爆效应；大尺度障碍物与泄爆面协同作用下，室内火焰速度呈现明显的阶段性特征，并在泄爆面附近发生波动。研究结论可为民用建筑物内气体爆炸事故调查分析和灾害评估提供科学依据。