天然气储气罐破坏效应分析

针对城市天然气储气罐的不断兴建与发展趋势的大型化,对于已建和待建储罐区对周围环境的潜在安全性问题,指出运用破坏伤害范围评价法可直观地预测破坏效应。通过对储罐爆炸释放能量的估算,采用模拟比法结合TNT爆炸试验数据计算出距离储气罐不同距离处爆破冲击波超压值,运用超压准则模拟预测出不同规格、储压下储罐爆破破坏伤害严重程度及危及半径范围;采用世界银行推荐的危害关系式,结合伤害破坏等级分析天然气爆炸破坏效应并与爆破效应比较。5000m3储气罐、储压1.20MPa下,储罐爆破和天然气爆炸危及距离分别可达144.0m和247.7m。依据预测结果,可将罐区周围划分不同区域,为实际工程中罐区选址、建设、安全距离确定及安全预案制定提供参考。     

爆炸冲击下钢制浮顶储罐破坏的数值模拟

为获得大型钢制浮顶式储罐结构在爆炸冲击作用下的破坏机制,采用理论分析、缩比模型爆炸模拟试验与数值模拟结合的方法,研究浮顶储罐结构的破坏特征和内力变化过程。结果表明:由于爆炸冲击波的瞬间冲击作用,罐壁沿环向形成巨大的压缩内力,迎爆面罐壁顶部屈服导致罐体失稳破坏;浮顶罐的结构破坏经历了弹塑性动力响应过程,最终形成迎爆面罐壁的内凹塌陷和屈曲变形;并且,罐壁的内力以拉压力和产生弯矩的内力为主,但拉压作用更为明显,罐壁沿其环向处于受压状态,沿轴向处于受拉状态。     

储油条件下拱顶油罐的油气爆炸实验

为研究储油条件下拱顶油罐油气爆炸的发展过程,设计了中尺度拱顶油罐油气爆炸实验台架,并完成了储油条件下油罐油气爆炸试验。实验结果表明:储油条件下油气爆炸会导致罐顶破坏,超压发展分为多个阶段,并出现强烈的超压振荡和二次爆炸现象,最大超压由二次爆炸所产生;爆炸最大超压随着初始油气体积分数的降低而升高;在储油条件下,油罐油气爆炸后会诱导产生二次爆炸现象,第2次爆炸超压峰值和升压速率均远大于第1次爆炸的数值,且二次爆炸对外场的影响更加明显;火焰强度随时间的变化曲线具有2个明显的峰值,其形成原因分别为第1次爆炸和第2次爆炸。     

城市危险源爆炸灾害应急损失评估研究

采用冲击波伤害-破坏超压准则,首先确定了不同当量TNT炸药爆炸引起的人员伤害区域和建筑物破坏区域;再通过确定危险物爆炸所产生热量值的大小,将各种危险物料转化为相应当量的TNT炸药,可用于评估各种不同危险物料爆炸所造成的损失。同时,结合GIS软件平台,编制了爆炸灾害评估模拟程序。在软件平台中以图形的形式给出了设定条件下人员伤害区域及建筑物破坏区域的范围,根据区域内的人员分布和建筑物造价、财产多少,给出了定量的人员伤亡和经济损失应急评估。     

公共建筑结构内爆炸效应的数值模拟

大型公共建筑结构内的爆炸问题分为4个连续阶段,即炸药的爆轰、冲击波的传播、冲击波与结构壁面的反射、结构壁面在爆炸载荷作用下的动力响应。为研究大型公共建筑结构内爆炸的效应,以爆轰动力学、爆炸力学、结构动力学和爆炸力学计算方法等多个领域的理论知识为基础,选取典型长方体空间为研究对象,采用有限元计算方法,对长方体密闭空间内冲击波传播规律及壁面爆炸载荷分布特性进行了数值模拟。结果表明:在爆炸冲击波距离结构壁面较远时,计算模型中的冲击波衰减规律与无限大气中的相似,可以采用空爆理论计算模型;而在结构壁面处,由于受到反射冲击波的影响,当反射波与入射波叠加后在某些观察点会出现压力急剧升高,甚至压力超过首个峰值的现象;在结构壁面的角域,由于冲击波衰减缓慢,超压作用时间较长,破坏效果也最大。     

回采工作面瓦斯爆炸风门冲击载荷研究*

为研究瓦斯爆炸后瓦斯积聚体积对风门冲击载荷的影响，结合羊场湾矿井Ⅱ020612回采工作面风门实际情况，运用Fluent软件对上隅角瓦斯积聚体积为5，35，65，95，125，155，185 m3条件下的风门冲击载荷进行研究。结果表明:风门冲击载荷随时间变化出现2次峰值，第1次峰值为风门冲击载荷最大值；若风门间距离较近，则风门间的互相影响使冲击载荷形成第3次峰值。风门爆炸冲击载荷最大值与瓦斯积聚体呈现幂函数增加关系；风门达到冲击载荷最大值的时间随着瓦斯积聚体积增加呈现幂函数减小关系。研究结果可为瓦斯爆炸对风门的影响研究提供依据。     

事故树分析方法在液氨罐区安全管理中的应用

中铝中州铝业有限公司的液氨罐区是公司唯一的重大危险源。罐区内储存的主要物质液氨为液化状态的氨气,火灾爆炸风险较高。本文采用事故树分析法针对该液氨罐区的火灾爆炸事故风险进行了定性和定量分析,得到了引起液氨储罐发生火灾爆炸事故的最小割集和最小径集,并通过结构重要度分析,找出对液氨储罐运行安全性影响比较大的基本事件,提出了在日常储存和使用等环节相应改进方法和预防措施建议,希望能够对相关单位提高液氨储罐系统的风险评估和控制提供参考。     

炸药损伤及其对冲击起爆的影响

研究炸药损伤及其对冲击起爆的影响有助于认识冲击起爆的本质．可以为炸药起爆装置的设计提供理论依据，以及对于研究炸药外加载荷条件下的力学响应及安全评估等都具有重要的意义。本对炸药损伤和其对冲击起爆的影响进行了论述，对炸药损伤的产生，损伤对冲击感度及冲击起爆的影响、损伤的理论以及数值模拟方面的内容进行了介绍和分析，最后就今后需要开展的工作发表了一些看法。     

基于蒙特卡洛法的储罐爆炸碎片冲击失效模型研究

为定量研究相邻储罐间爆炸碎片冲击的多米诺效应,基于蒙特卡洛方法建立爆炸碎片冲击失效模型。该模型共包括爆炸能量与碎片初始速度、考虑风速及碎片初始位置的碎片三维抛射轨迹、空气阻力、碎片冲击穿透等4个分步模型。基于上述模型,研究储罐爆炸后碎片的初始状态、抛射轨迹以及对相邻储罐的冲击效应。在数值模拟结果的基础上,用储罐最高允许工作压力代替泄放装置的泄压压力来计算爆炸压力,绘制碎片质量及初始速度的直方图,定量分析储罐间距对击中概率的影响。结果表明,热辐射、超压和碎片冲击3种能量作用方式均可能导致储罐间火灾爆炸事故多米诺现象发生,但爆炸碎片冲击导致相邻罐失效的概率较低。     

密闭爆炸容器实验研究及数值模拟

实验研究了三种结构的爆炸容器在爆炸载荷下的响应情况；并通过二维多流体欧拉程序对二维爆炸场进行了数值模拟．在这个基础上用ＮＩＫＥ－２Ｄ对壳体的动态响应进行数值模拟。     

10万m~3外浮顶罐低液位时罐内油气爆炸研究

以计算流体力学软件FLACS为工具,研究了10万m3外浮顶储油罐在处于低液位发生沉顶事故后,油面挥发生成的油气爆炸后在罐区产生的超压、高温及火焰发展状况。研究证明,罐内油气首次爆炸产生的高温并不能对其他罐体造成显著的破坏,但是对罐周平台温度影响较大;由于大型储罐特殊的高径比,爆炸产生的超压较小,不足以形成破坏;首次爆炸产生的火球广度基本在事故罐体直径范围以内,不能对罐外其他罐体形成直接接触。罐区火灾爆炸破坏的主要原因应为多米诺效应产生的池火、泄漏所产生的流淌火、浓烟等次生灾害。     

火灾影响下储罐热后屈曲行为分析

研究了火灾影响下立式钢制储罐的热后屈曲行为。基于固体双层火焰模型,首先利用有限元分析软件Abaqus计算目标储罐的温度场分布,然后将温度场作为结构分析中的热载荷,通过人工阻尼法求解储罐的热后屈曲行为。在不同的环境因素下,根据罐壁径向位移幅度与壁厚的比值来判别热后屈曲行为对罐体造成的破坏,同时利用耐火时间来判断不同因素对热后屈曲行为的影响。结果表明,罐体的变形程度与风速和源罐直径成正比,与储罐间距成反比。储罐合理的排列布置,能够增大储罐的耐火时间,并且提高最低临界屈曲温度,防止热后屈曲行为的发生。该研究对于避免火灾险情的升级和扩大,防治罐区多米诺效应具有指导作用。     

地面爆炸载荷下埋地管道动力响应分析

为研究地面爆炸载荷作用下埋地管道的动力响应问题,建立了爆炸载荷下的埋地管道数值计算模型,对地面爆炸后埋地管道的应力、变形过程进行了仿真,并研究了炸药量、管道壁厚和管顶覆土厚度对管道应力应变的影响规律。结果表明:地面爆炸发生后,管道应力和变形在短时间内迅速增大,较短作用时间后开始稳定,随后主要往轴向扩展,高应力区和塑性应变区出现在管道上半部分,管道回弹前高应力区局部出现应力衰减;越靠近迎爆点,管道应力波动越大;炸药量越大、管顶覆土厚度越小,埋地管道截面的应力波动越大;炸药量越大、管道壁厚和管顶覆土厚度越小,埋地管道变形越大。     

发射过程中装药“孔隙”危险性数值分析

为了研究装药内孔隙在发射过程中产生"早炸"的物理机制,采用动力有限元数值模拟和理论分析,研究发射载荷下FAE和压装TNT两种装药内孔隙的动力响应及其影响因素,通过动力响应过程研究,定量评价炸药的发射安全性。结果表明:在同样的膛压下,发射载荷加载率越高,孔隙内产生的温度就越高;孔隙位置不同,形成热点的成长速度明显不同,战斗部装药底部区域孔隙具有更大危险性;FAE与TNT相比,同样发射载荷下孔隙内的温度较高,危险性较大。     

炸药损伤及其对冲击起爆的影响

研究炸药损伤及其对冲击起爆的影响有助于认识冲击起爆的本质,可以为炸药起爆装置的设计提供理论依据,以及对于研究炸药外加载荷条件下的力学响应及安全评估等都具有重要的意义。本文对炸药损伤和其对冲击起爆的影响进行了论述,对炸药损伤的产生,损伤对冲击感度及冲击起爆的影响、损伤的理论以及数值模拟方面的内容进行了介绍和分析,最后就今后需要开展的工作发表了一些看法。     

酒精罐区的火灾爆炸事故树分析及预防措施

酒精储罐储存有易燃易爆的酒精,如果发生火灾爆炸事故,就会带来重大的人员伤亡和财产损失。先对酒精储罐区火灾爆炸的条件进行综合分析,再运用事故树分析法采用自上而下的方式对导致酒精储罐区发生火灾爆炸的原因进行分析,建立出酒精储罐火灾爆炸事故树模型;然后计算事故树最小径集和结构重要度,确定事故树中各类事件的重要程度及各类事件间的关系,发现造成酒精罐区火灾爆炸的主要原因是酒精浓度达到了可燃浓度和爆炸极限。提出了针对性预防措施,以确保酒精储罐区人员和设备的安全。     

内部爆炸载荷作用下容器动力响应的数值模拟

运用ANSYS/LS-DYNA非线性显式动力学有限元程序,采用流固耦合算法,对平板封头圆柱形爆炸容器(长径比1∶1)在内部爆炸载荷作用下的动力响应进行了数值模拟;研究容器壳体和平板封头典型位置的内部爆炸载荷和等效应力的历史;分别给出壳体和平板封头的应力云图;分析对比壳体和封头不同位置应力响应。数值模拟结果为爆炸容器的经验设计和防护提供了科学依据。     

氨分解装置中液氨储罐火灾爆炸危险性分析

以某金属处理企业氨分解装置中液氨储罐罐区为例,对液氨泄漏后火灾爆炸事故及其伤害范围进行了研究,用池火、蒸气云爆炸和沸腾液体扩展蒸气爆炸模型进行计算分析,给出火灾、爆炸事故的人员伤害和财产损失范围。结果表明:围堤堤内池火或罐内池火时,罐区建构筑物内的汽化器、管道等设备会因直接过火或热辐射导致损坏,建筑内人员死亡,但难以波及罐区之外;蒸气云爆炸产生相当于1192.72kgTNT爆炸的当量,爆炸的后果严重,应重点防范,防范的重点为液氨泄漏、点火源;沸腾液体扩展蒸气爆炸的火球半径56.1m,持续时间8.7s,死亡半径27.2m,其源于储罐受热或系统突然失效,液体瞬时泄漏汽化并遇点火源而发生,具有突发性且后果严重,企业应高度重视并严格储罐及系统的定期检验与校验、密切关注系统的有效运行。     

球形容器在爆炸试验中的安全性模拟分析

从评估爆炸球容器在气体爆炸试验中安全性角度,运用Ansys软件的瞬态动力学模块,进行了内部爆炸冲击载荷作用下的爆炸球容器应力分布的有限元数值模拟分析.对16 MnR材料的空心球体与4实心圆柱体的模型采用Solid 45单元划分网格, 并在球内加载峰值应力为0.8 MPa的渐变载荷, 在爆炸过程的0.4 s内, 得到最大 Von Mises 等效应力为75.651 MPa,小于16 MnR屈服极限325 MPa.计算结果表明了爆炸球试验的安全可行性.     

固体推进剂危险性分级方法的探讨

探讨用50％爆轰的卡片隔板值24．1mm和TNT当量值1为标准，以区加紧推进剂的危险级别为爆炸级或燃烧级。本主要从美国所发表的各种火药TNT当量试验结果资料中，推测用TNT当量值区别火药的燃烧和爆炸级，并应用于推进剂分级，再从我国对各种炸药的隔板值选择铸装TNT的隔板值作为区分推进剂的燃烧级和爆炸级。