破片撞击LPG储罐失效数值模拟

在国内外液化气储罐失效的相关理论基础上,运用ANSYS和ANSYS LS-DYNA软件,对液化石油气储罐的失效过程中破片撞击的影响进行了数值模拟,为储罐的安全管理提供了指导.     

储罐爆炸碎片最可能抛射距离的Monte-Carlo(蒙特卡罗)数值模拟

在总结前人工作的基础上,推导了储罐爆炸碎片抛射距离的理论计算公式,并给出具体的计算方法;分析了计算参数的不确定性,同时介绍用Monte-Carlo方法模拟高压储罐爆炸时碎片抛射距离的算法;在数值模拟结果的基础上,计算了碎片抛射距离的分布函数和概率密度函数,引入最可能抛射距离的概念,并指出可以用此来确定碎片抛射的危害范围。该方法对于定量评价储罐爆炸碎片危害性,减缓和控制碎片产生的风险,具有重要的意义。     

液化石油气储罐爆炸碎片抛射的蒙特卡罗分析

液化石油气发生BLEVE具有极大的危害性,如何对危害性进行定量分析和评估是风险分析评价的重要内容。由于BLEVE的发生具有很大的不确定性,其造成的危害也存在不确定性,这给定量分析评价带来了较大的困难。该文从风险工程学的角度对BLEVE引起的碎片抛射可能对人员造成的危害风险进行了定量分析,对不确定性参数利用有关的资料和数据确定其概率密度分布,并利用蒙特卡罗方法进行模拟,从而计算了碎片抛射范围。对于定量评价BLEVE风险具有重要意义。     

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。     

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。     

爆炸塔内爆炸流场的数值模拟

采用二维非定常流体动力学差分方法(隐式TVD格式),以轴对称和平面问题对半球顶圆柱筒身爆炸塔内,中心和偏心爆炸的流场进行了数值模拟。本文简要介绍了方法与结果。     

爆炸塔内爆炸流场的数值模拟

采用二维非定常流体动力学差分方法(隐式TVD格式)，以轴对称和平面问题对半球顶圆柱筒身爆炸塔内，中心和偏心爆炸的流场进行了数值模拟。本简要介绍了方法与结果。     

LNG储罐组泄漏爆炸事故后果模拟

文章以某城镇天然气气化站10个100m3液化天然气(LNG)储罐组为例,利用TNT当量法和超压准则模拟预测单个储罐泄漏后引发蒸气云爆炸(VCE)的事故后果,并采用国际劳工组织(ILO)提出的模型和瞬间火灾作用下的热通量准则模拟预测其余9个储罐连锁发生沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)的事故后果,定量计算爆炸事故的伤害半径范围,为火灾预防和消防抢险救援战斗提供现实的指导意义.     

工业LNG储罐泄漏扩散数值模拟

针对工业LNG储罐泄漏问题,基于Fluent软件结合UDF修正风速模型,研究不同工况下泄漏发展情况,并对泄露口下风向沿直线距离上的泄漏气体浓度进行分析,得出准确气体扩散浓度范围.研究结果表明,泄漏孔口越接近地面,横向扩散距离越大.相同风速下,泄漏路径上气体浓度具有相似的变化趋势,风速越高泄漏气体沿扩散路径的稀释作用越强...     

化工储罐间距和体积对爆炸碎片多米诺效应概率的影响

化工储罐爆炸后将产生大量碎片,这些抛射碎片一旦击中相邻罐体容易引发多米诺效应。碎片的抛射方位和抛射距离具有很大的随机性,已有研究多采用概率模型来描述碎片抛射的各分过程。通过总结和发展已有的分过程模型,建立了求取多米诺效应的综合概率模型,并基于蒙特卡罗算法编制了模拟软件,可对化工储罐多米诺效应的发生概率进行预测计算。选取若干常用化工球罐为相邻目标储罐进行实例分析,计算结果表明储罐间距和体积是影响多米诺效应发生概率的两个重要影响因素：随着距离的增大,多米诺效应发生概率不断减小;目标储罐体积越大,多米诺效应发生概率将越大。其中,爆炸碎片对目标储罐的击中概率受上述因素的影响程度更大。该文工作对化工储罐区的安全评价具有一定的参考价值。     

LPG储罐火灾爆炸事故后果模拟方法研究

系统分析了LPG的火灾爆炸危险性,总结了LPG储罐泄漏后可能发生的事故类型,比较了LPG储罐池火、沸腾液体扩展蒸气爆炸和蒸气云爆炸事故后果模拟方法,提出了预防LPG储罐区火灾爆炸事故的技术措施.     

海底管道受抛锚撞击的数值模拟

海底管道常会因受到抛锚等坠物撞击而发生管道破损、油气泄漏等事故,通常的保护措施是将海底管道埋入海床下一定安全的深度。锚在贯入海床的过程中,与海床相互作用会耗散掉锚的大部分能量,从而使锚对管道的撞击能量减小,继而避免或降低锚对管道的撞击损害。运用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立锚、海床、管道的有限元模型以还原锚贯入海床的过程,选取不同锚重、不同撞击速度及不同海底底质得到锚在贯入海床的过程中与海床的能量变换情况,即锚的速度及位移变化、海底管道的应力应变情况。模拟结果表明,锚的贯穿量随锚重和触底速度增加而增大,随土壤内摩擦角和土体黏聚力增加而减小。     

改进的蒸气云爆炸模型在LNG储罐爆炸模拟中的应用

针对TNT当量法在LNG储罐蒸气云爆炸模拟中的应用进行了改进,考虑并分析了使用传统TNT模型时所忽略的LNG液池蒸发过程,通过建立LNG与地面的传热模型得出了LNG液池蒸发速率随时间变化的关系,液池的蒸发速率在最初随时间的增长较快,在增至最大值后与时间的平方根成反比逐渐减小。以3万m~3 LNG储罐连续泄漏20 min为例,根据蒸发速率与时间的关系算出了蒸气云团中的燃料量,再结合蒸气云爆炸模型利用Matlab软件进行了事故后果模拟计算,得出发生蒸气云爆炸时的死亡半径为36.629 5 m,重伤半径为83.557 6 m,轻伤半径124.725 m,财产损失半径为109.017 9 m。相较于无蒸发过程的传统模型,此计算结果更加具有参考意义。     

油田储罐爆炸事故

<正>2006年6月5日,位于美国密西西比州罗利市郊区的帕特里奇-罗利油田发生了一起严重的爆炸事故,2个装有可燃蒸气的储罐被附近一个储罐上进行焊接作业产生的火花引发爆炸,造成3名承包商死亡,1人受重伤。事故描述系列事件2006年6月5日8时30分,斯特林格油田服务公司的承包商员工在储罐上进行管线安装作业(如图1)。焊接火花引燃了从4号罐的开口管线中泄漏出来的可燃蒸气,该管线距离焊接工人的作业位置大约1.2 m,造成站在3号和4号罐罐顶的3名工人死亡,另外还有1人受重伤。事故发生前几周,斯特林格公司的工人把3号罐和4号罐从帕特里奇-罗利油田的其他场地迁移到9号井所在地。事发当天,4名工人正在为这些储罐安装管线。要安装3、4号罐之间的连接管线,工人们需要     

爆炸抛撤粒子群数值模拟

瓦斯煤尘爆炸卷扬和消防灭火弹以及抑爆器是爆炸抛撒粒子群问题在工业安全生产中的应用.基于离散颗粒元建立了爆炸抛撒粒子群模型,编写了计算爆炸抛撒粒子群程序.用自编程序对不同装填层数、不同颗粒粒径等粒子群抛撤问题进行数值模拟.粒子群的初速度分布与颗粒数目满足正态分布.当粒子装填层数相同、粒径不同时,粒子云的厚度随着时间的变化均近似于线性增长.在爆炸抛撒的早期,两种粒子云的厚度近似于相同;在爆炸抛撒的后期,小粒径颗粒形成的粒子云体积略大于大粒径颗粒的粒子云体积.     

筒仓内烟草粉尘爆炸数值模拟

为探究在实际生产中采用的大型筒仓内烟草粉尘的爆炸及其泄爆过程,基于大规模数值仿真FLACS软件的粉尘爆炸模块,通过改变初始浓度、点火位置、等比例变化筒仓容积,系统对比研究了泄放火焰的传播范围以及爆炸超压的演化规律。模拟结果表明,筒仓内粉尘浓度、点火位置、筒仓容积的变化均对爆炸过程有影响。水平泄压时,在500～1 000 g/m~3质量浓度范围内,筒仓内粉尘质量浓度越大,爆炸超压越大,火焰传播距离越远;点火位置离泄压口越远,爆炸超压越大,火焰传播距离越远;筒仓容积越大,爆炸超压越大,火焰传播距离越远。     

飞机撞击安全壳燃油泄漏燃烧数值模拟研究

为研究飞机撞击核电厂安全壳后引发燃烧对安全壳的影响,采用Fluent模拟了航空煤油替代燃料在安全壳内部和外部的燃烧过程,分析了安全壳不同位置处的火焰温度变化情况。结果表明,在开始阶段,燃油泄漏时间比较短,燃油缓慢蒸发汽化,燃烧发展过程以扩散蔓延为主,高温区域主要分布在安全壳侧壁面和底面。随着时间推移,液面蒸发速度加快,火焰高度呈现纵向发展的态势,最后在顶部形成较为均匀的温度场。安全壳内部燃烧最高温度可以达到2 229 K,外部燃烧最高温度为1 308 K。此外,撞击位置越高,安全壳顶部会越早出现高温区域,而较低位置处由于液池的堆积缓慢,燃油蒸发速率低,温度上升相对较慢。区别于内部燃烧,外部燃烧火焰不会波及安全壳顶部中心位置。     

飞机撞击引起爆炸-火灾后建筑坍塌过程模拟

为了解飞机撞击超高层建筑后致使建筑坍塌或倾倒过程,基于颗粒流理论进行了该过程模拟,包括飞机撞击、油箱爆炸、火灾和建筑坍塌过程。模拟分4个阶段:初始至撞击、撞击至油箱爆炸、爆炸至火灾、建筑坍塌至结束。引入了颗粒流爆炸模型和考虑钢混等效结构的火灾模型。分别在建筑高程250 m和100 m处实施了撞击模拟。结果表明,不同的撞击高度所造成的建筑破坏效果和过程有同有异。共同点是飞机的撞击并不是建筑破坏的直接原因。飞机油箱爆炸破坏了外围框架,也造成核心筒结构的损伤,因此爆炸是建筑破坏的起因。不同点是250 m撞击时爆炸引起的火灾加速了上部建筑的倾倒,但最终撞击处下部建筑结构仍完整,这个过程时间较长。100 m时火灾几乎未起到任何助力坍塌的作用,建筑便已经开始不可逆的坐塌过程,该过程时间较短。     

基于Phoenics化工储罐区火灾数值模拟研究

应用Phoenics软件针对广州市南沙区小虎岛某化工厂储罐区火灾进行数值模拟,探讨基于CFD软件化工储罐区火灾数值模拟关键技术。计算结果直观地表达了火灾发生的全过程,以及不同时间、不同位置烟气的温度、浓度、能见度等参数的变化情况,分析事故状态下破坏影响范围,揭示火灾过程的规律性,给出灭火救援建议。