基于FLACS的化工园区公共管廊事故后果模拟

针对化工园区公共管廊的特点,利用FLACS软件对上海化学工业区内的公共管廊进行三维建模,在考虑风场、建筑物等因素影响的基础上,模拟了丙烯和氢气管道的介质泄漏扩散及爆炸事故,分析了特定场景中的可燃云团扩散过程、爆炸冲击波发展规律及后果严重程度。研究结果表明,丙烯和氢气管道发生泄漏后都可能引发气云爆炸,且通风状况越差、障碍物越多,爆炸冲击波的破坏作用越强。当管内介质为丙烯时,爆炸后果影响较轻;而管内介质为氢气时,爆炸会对周围建筑物和人员造成较大的破坏,且局部区域存在较高的爆炸超压值。模拟结果为公共管廊的规划布局、事故预防、安全管理等提供了理论指导。     

地下暗渠内气体爆炸影响范围的仿真研究

为了解不同点火位置及阻塞率对暗渠爆炸强度的影响,量化爆炸事故对建筑物及人员的影响范围,以甲烷为研究气体,在暗渠两侧共设置2个监测点,用于分析超压的变化,同时定义2个不同点火位置和4种不同障碍物分布工况,用FLACS软件模拟各工况下暗渠内瓦斯的爆炸,获取地面的超压分布状况,并分析超压的影响范围,为暗渠内管道及地上建筑物的布置提供依据.结果表明:在同一工况下,点火位置不同,地面超压的分布状态不同;爆炸强度随障碍物阻塞率增加而增大,且当障碍物阻塞率相同时,爆炸强度随障碍物密度增加而增大;根据FLACS的模拟结果,可得到超压的影响范围,并以此确定建筑物及人员的安全距离,为城市安全规划提供参考.     

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.     

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...     

炼油火炬系统水封罐设计压力研究

水封罐作为炼油火炬系统防止回火爆炸的重要安全设施,其设计应能保证在发生回火爆炸事故时不被破坏。采用数值模拟技术,利用FLACS工具,建立水封罐三维模型,模拟计算水封罐内的典型气体爆炸,据此提出水封罐的设计压力。结果表明:烃类气体(如甲烷、丙烷)在水封罐密闭空间内发生爆炸产生的压力为气体初始压力(绝压)的7~8倍,氢气爆炸产生的压力为气体初始压力(绝压)的10~12倍。对于炼油火炬系统,建议富氢气体排放系统的水封罐设计压力不低于1.0MPa(绝压),一般烃类火炬气排放系统的水封罐设计压力不低于0.7MPa(绝压)。     

基于超压值地铁上覆管道爆炸对隧道及人员安全影响研究

为分析地铁上覆管道爆炸对乘客安全影响,采用基于超压冲击波阀值数值模拟,通过将泄漏气体能量等效为TNT当量,分析不同泄漏模式爆炸冲击波对地铁隧道及人员安全影响.结果表明:爆炸产生的超压冲击波对隧道及人员影响小于限值,不会造成人员伤亡,研究结果可为地下工程下穿油气管线安全影响分析提供理论支撑.     

地下弹药库爆炸产生的地面空气冲击波的估算与数据值模拟

对某地下弹药库爆炸冲击波传播过程进行了较详细的分析和数值模拟,得到了弹药爆炸时地面空气冲击波的等效经验计算公式。两种方法得到的不同距离的冲击波超压值基本一致。     

地下弹药库爆炸产生的地面空气冲击波的估算与数值模拟

对某地下弹药库爆炸冲击波传播过程进行了较详细的分析和数值模拟,得到了弹药爆炸时地面空气冲击波的等效经验计算公式.两种方法得到的不同距离的冲击波超压值基本一致.     

密闭管道瓦斯爆炸冲击波冲量及压力上升速率的实验研究

针对矿井瓦斯爆炸破坏模式主要在压力破坏和冲量破坏的研究,实验分析瓦斯在密闭管道发生爆炸时瓦斯浓度对冲击波冲量及压力上升速率的影响,利用管道中距离点火源不同位置的压力传感器测试了不同浓度瓦斯的爆炸压力,对冲击波冲量及压力上升速率进行分析,为防爆抑爆提供依据。研究结果显示:在管道中距离点火源的不同位置上,当浓度为9.5%时,瓦斯爆炸冲击波冲量及压力上升速率最大;由于超压衰减和传播距离的增加,在距离点火源4m和8m时压力冲量较大;在瓦斯浓度较低的范围内瓦斯爆炸时,其压力上升速率增长较快,而随着浓度的增加在较宽的浓度范围内,能较稳定地维持在高位值。     

爆炸冲击荷载对动物杀伤作用距离的试验研究

采用3 kg、5 kg和10 kg装药在自由场中爆炸,观察分析距炸点不同距离的家兔在爆炸冲击波下的伤亡情况.试验同时使用冲击波超压测量仪记录不同位置的冲击波超压.试验结果表明,在超压小于0.08×105 Pa时家兔基本安全,3 kg、5 kg、10 kg炸药爆炸时的安全距离分别为20 m、25 m、30 m.     

石化行业控制室承爆风险评估方法研究

针对传统的气体爆炸风险评估方法的不足之处,提出采用一种基于CFD技术的气体爆炸风险评估方法,对某煤气化厂区氢气爆炸对控制室造成的风险进行模拟计算与预测分析。并把研究结果与传统的TNT当量法、Multi-Energy方法预测结果进行比较。结果表明,该方法能考虑到密集管道与复杂装置布局、气云大小等因素对爆炸超压的影响,且能用于超压波的近场预测,以及确定空间不同位置处的爆炸超压,更适用于石化行业控制室的承爆风险评估。     

HAN阻隔防爆模型研究

通过合理简化,利用多方气体状态方程,分别建立油品储运容器内可燃混合气体定容爆炸模型和装设阻隔防爆材料的油品储运容器内可燃混合气体爆炸模型,获得了阻隔防爆性能测试装置的燃爆容器抗爆设计限值,以及其在HAN阻隔防爆测试中燃爆容器试爆压力量级的控制下限值,同时,还给出HAN工程应用中容器留空率的计算方法,具有实际指导意义。     

煤气化装置泄漏爆炸事故伤害作用区域研究

利用FARO-Phonton三维激光扫描设备结合Microstation软件对某煤气化装置进行精确建模,根据厂区的实际情况设定可能的爆炸事故场景,运用计算流体力学软件FLACS研究不同爆炸事故对周边环境的作用过程及伤害区域,并与传统蒸气云爆炸伤害作用区域计算方法进行了比较分析.对比研究结果显示,基于FLACS的技术方法能综合考虑复杂装置设备对爆炸后果的影响,预测爆炸后空间各个部位超压的变化趋势及规律,能够弥补传统经验公式法的不足,更加适用于煤气化装置爆炸事故状态下应急救援区域的划分与确定.     

Small scale experiments on boiling liquid expanding vapor explosions: Vessel over-pressure

The boiling liquid expanding vapor explosion (BLEVE) is a type of physical explosion that has caused massive damage in the petrochemical industry. In this paper, a study has been made of the conditions that could lead to a BLEVE. A device was built to simulate the occurrence of suddenly initiated release through a top orifice. As there is some danger in using liquefied petroleum gas (LPG) in the experiments, water was used as the test fluid. The change of pressure and temperature was measured during the experiment. It was determined that two pressure peaks result after the pressure is released: the first pressure peak seems to occur because of the vapor pressure caused by the swelled two-phase layer after the initial venting, the second pressure peak is possibly due to a dynamic impact or ‘liquid hammer’ and is maintained by bubbles collapse or something like cavitation at the surface of the inner wall of the head space that occurs with the ejection of two-phase flow.Liquid heights, orifice size, and the degree of liquid superheating all have differing influence on the magnitude of the measured over-pressure; the greater the degree of liquid superheat, the stronger the over-pressure; smaller opening areas delay and reduce the magnitude of the first over-pressure; at fill levels between 60% and 80%, the impact pressure appears more violent than with other fills.     

空间阻塞对室内燃气泄漏爆炸影响研究

以餐饮企业的熟食操作间为例建立物理模型,通过CFD方法模拟不同空间阻塞度下天然气泄漏爆炸情形。研究结果表明:阻塞率在99.95%~100%时,燃气浓度呈现反抛物线式上升。空间阻塞率在99.982%时（开敞面积1 m2）,泄漏1 200 s,熟食操作间燃气浓度值可达6%;空间阻塞率在99.955%（开敞面积2.5 m2）~100%时,燃气爆炸后熟食操作间内产生的超压最大值均大于30 kPa;当空间阻塞率在99.991%（开敞面积0.5 m2）~100%时,设定工况下爆炸超压随空间阻塞率呈指数式增加。研究认为,空间阻塞率在99.95%以上,燃气泄漏极易形成可燃蒸汽云,发生爆炸产生冲击波超压能够毁坏建筑物,在生产和生活中,对于有燃气使用的空间,应尽可能降低空间阻塞率,以避免可能的燃气泄漏形成危险域和爆炸形成过高冲击波超压。     

天然气管道泄漏爆炸实验分析

天然气管道失效造成泄漏爆炸给周围人员带来非常严重的危害,对其危害范围的研究对输气管道设计和运行具有重要的意义。常见的天然气管道泄漏爆炸伤害半径计算方法有蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型、TNO多能法评价模型、API pub 581定量后果评价模型和炸药爆炸经验公式。为验证不同评价模型在受限空间的预测效果,利用天然气爆炸试验台进行了受限空间爆炸实验,得到最大压强与距离经验关系,计算出天然气浓度为7%、9%和11%情况下爆炸死亡半径。计算结果与不同经验模型预测结果比较,表明当天然气浓度为7%~11%时,蒸气云爆炸(VCE)定量评价模型和炸药爆炸经验模型与实验结果最为接近,误差分别为-113%和189%,TNO多能法评价模型和API pub 581定量后果评价模型预测结果偏小。结论对有限空间天然气管道爆炸研究具有实际意义。     

甲烷煤尘耦合爆炸传播特性及伤害研究

为探究煤尘质量浓度对甲烷煤尘耦合爆炸传播特性及伤害距离的影响,自制长15 m的爆炸管道系统,用体积分数为7％甲烷分别与质量浓度为0、50、100和200 g/m3的煤尘进行耦合爆炸试验,并根据质量、动量和能量守恒理论推导出最大压力计算公式.结果 表明:不同质量浓度煤尘与甲烷耦合爆炸时,最大压力均随与爆源距离的增加呈现出...     

原油管道氮气抑爆实验研究

为了探究不同浓度下的氮气对管道受限空间内油气爆炸的影响作用,通过原油实验管道测得不同油气浓度下的最大爆炸压力值,研究氮气对原油管道爆炸特性的抑制作用。研究结果表明:实验原油管道油气浓度在4.32%~14.25%区间管道油气发生爆炸,在低油气浓度的爆炸区间内,相近油气浓度的爆炸压力等爆炸特性上升较快,高浓度的爆炸区间内,变化较缓慢,在9.23%的油气浓度时爆炸特性变化最明显;在爆炸区间内充入浓度为0%~30%的不同浓度的氮气,随原油管道内氮气浓度的扩充,实验所测得爆炸区间不断压缩,在26%的氮气浓度时几乎不发生油气爆炸,且实验研究的爆炸特性均有所减弱。     

Simulation analysis on structure safety of coal mine mobile refuge chamber under explosion load

In order to check structural strength of coal mine mobiles refuge chamber, and do security evaluation of the mobile refuge chamber, a refuge chamber model was established, then a finite element method was instituted for it to ensure the refuge chamber would not be severely damaged when gas or coal dust explosion suddenly happened. A triangle shock wave with 1.2 MPa over-pressure, 300 ms lasting time was settled. Explicit nonlinear dynamic analysis program was used to simulate response of the refuge chamber. The maximum stress was 244 MPa, located in central part of sides and tail end of the last capsule. The maximum displacement was 29.32 mm, located in central part of sides and tail end of the last capsule. The calculation indicated that the refuge chamber was not obviously damaged. It could reliable work to meet safety requirements. Compared with the reported experimental results, the simulation method was verified. Based on analysis, suggestions were put forward for further improving.