引火点位置对连续重整反应器氢气爆炸的影响

分析催化重整工艺的危险性,应用流体力学软件FLACS建立事故模型,分顶部引火和中部引火研究重整反应器不同位置氢气管道爆炸超压情况,分析爆炸超压发展过程、压力分布。研究表明,反应器顶部周边障碍物较少,不同泄漏量场景下的最大爆炸超压随着引火点与氢气-空气气团中心距离的增加先增加后减小;反应器中部周边障碍物较多,不同泄漏量场景下的最大爆炸超压受障碍物的约束以及引火点距氢气-空气气团距离的影响,呈现不一致的规律;反应器中部泄漏7~9 min后发生了由爆燃向爆轰的转变。     

爆炸冲击波在双层地铁站内的传播规律研究

地铁站为地下封闭空间,发生爆炸往往会带来灾难性的后果,易成为恐怖爆炸袭击的重要目标。为研究地铁站爆炸冲击波传播规律,本文利用AUTODYN软件,对一典型两层两跨地铁站进行了数值模拟,给出了地铁站内部不同时刻的冲击波压力云图,得到了不同爆心距位置的压力时程曲线,研究了不同起爆层、侧墙、结构柱和楼梯对冲击波传播的影响,分析了冲击波超压峰值的衰减规律。计算结果表明,炸药在地铁站内爆炸,其冲击波传播明显异于自由空气中。在爆心距较小位置,有更多持续时间较短的峰值;在爆心距较大位置,压力时程曲线相对平缓。爆炸冲击波在站厅层和站台层的传播存在差异,且受到侧墙、结构柱、楼梯的影响。侧墙使近区冲击波超压明显增大,结构柱让柱间狭长区域的超压峰值出现上下小幅波动,楼梯的存在增强了迎爆面前方一段距离的超压,削弱了背爆面后方的超压。     

隧道并行管道蒸气云爆炸后果与措施分析

以隧道并行管道为研究对象,模拟研究了输气管道泄漏扩散、蒸气云爆炸后果以及爆炸缓解措施的有效性。研究发现:随着泄漏时间增加,小孔泄漏的可燃气体体积不断增加,且较大孔泄漏的可燃气体体积先达到峰值,随后降低;基于泄漏气云进行爆炸模拟,爆炸超压随着与爆源轴向距离的增加而增大,且可燃气体量多,爆炸后果更严重,超压最大达143.838 kPa;基于爆炸后果提出的缓解措施中,洞门替换对于缓解各场景的可燃气云爆炸均有效,超压可降低44.45%以上,管墩之间增加填充物更适用于缓解可燃气云较小的爆炸,超压可降低57.72%。     

密闭管道内爆炸下限甲烷-空气混合及爆炸规律

探索爆炸下限的甲烷浓度分布对密闭管道内混合气体爆炸传播规律的影响。采用实验研究和数值模拟,分析管道内爆炸下限的甲烷-空气不均匀分布对混合气体爆炸超压、火焰传播距离、火焰传播速度的影响,并分析点火位置对混合气体可燃性的影响、管道长度对火焰传播的影响。相比于均匀混合气体,非均匀混合气体爆炸超压峰值更大,火焰传播速度更快。小尺度管道的长度增大,非均匀混合气体最大瞬态火焰传播速度随之增大。     

车用CNG气瓶物理性爆炸能量及其危害研究

采用不同的方法计算气瓶物理性爆炸产生的能量,分析爆炸前气瓶容积、储气压力与爆炸能量的关系,研究自由场空气中气瓶爆炸产生的冲击波超压峰值与测点到爆炸点的距离的关系,得到气瓶物理性爆炸对人体产生不同程度损伤的作用范围,以及对汽车的危害程度.     

临街餐厅掺氢天然气泄漏爆炸模拟研究

采用FLACS软件对天然气掺氢在临街餐厅受限空间中的爆炸行为进行研究,模拟中改变掺氢比例(氢气-天然气混合气中氢气体积分数分别为0%、10%、20%、30%)、点火位置(靠近封闭侧点火、中部点火、靠近餐厅门点火)、餐厅门启闭状态分析掺氢对爆炸特性的影响。模拟结果表明：4种掺氢比例、餐厅门关闭条件下：靠近餐厅门点火时,随着掺氢比例增加,爆炸压力峰值增大,达到爆炸压力峰值时间缩短,最高温度增加;中部点火时,掺氢对天然气爆炸起到加速作用,掺氢比例越大,爆炸强度越大,爆炸压力上升速度越快;3种点火位置下,靠近封闭侧点火达到爆炸压力峰值时间最长。掺氢比例为20%、餐厅门开启条件下：点火位置不同,相同监测点爆炸压力差别较大。4种掺氢比例、中部点火条件下：餐厅门关闭状态餐厅门外4 m处监测点爆炸压力峰值明显高于餐厅门开启状态。     

建筑抗爆研究中超压的分布特征及确定方法

爆炸超压是描述爆炸荷载的重要指标,不同方法的超压计算结果具有较高的离散性。通过分析试验数据图表拟合确定入射超压与反射超压关系的反射系数计算式,搜集转化得到大量爆炸超压理论计算公式与爆炸试验数据,从而对爆炸超压在不同比例距离下的分布特征进行分析。研究结果表明:当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从指数分布;当比例距离大于0.5m/kg1/3时,爆炸超压概率密度服从正态分布。当比例距离小于0.5m/kg1/3时,爆炸超压变异系数达最大值1,比例距离在1.5～6.0m/kg1/3之间时,变异系数较小,在0.13～0.2m/kg1/3之间;反射超压变异系数较入射超压略大。依据不同比例距离下爆炸超压分布期望数据,拟合得到爆炸超压的计算公式与具有95%保证率条件下的爆炸超压分布范围计算公式。     

管道内预混气体爆炸的波形演化特征及超压预测模型

综合采用数值模拟、理论建模和实验验证方法,开展了平直管道内气体爆炸超压的预测方法研究。研究分析发现：爆炸波可以分为三种类型,即爆轰波、高速爆燃波和缓燃波,而且爆炸波形能够反映火焰燃烧和爆炸超压之间的关系,典型的爆炸波包含前驱冲击波、火焰压缩波和稀疏波三个部分。前驱冲击波的超压随着爆炸的传播不断增大,其与距离的关系可以用线性函数表征,火焰压缩波形成的第二次峰值超压与传播距离的关系也可以用线性函数表征,但其波形可以用指数函数表征。最后,实验验证了本文提出的爆炸波形函数的正确性,其可以很好地预测爆炸超压演化,而且与数值模拟结论基本相同。研究成果可以为管道或巷道内可燃气体爆炸超压预测及破坏评估提供理论依据。     

钢筋混凝土板受燃气爆炸作用下的行为响应及承载力性能分析

燃气爆炸的反应过程与荷载特征与炸药爆炸明显不同。为研究燃气爆炸对钢筋混凝土板行为响应及竖向承载力的影响,采用FLACS模拟得到了室内燃气爆炸典型的超压时程曲线,结合LS-DYNA有限元软件建立的楼板数值分析模型,研究了钢筋混凝土板在燃气爆炸下的动态响应、破坏模式及在抗倒塌过程中的受力机制和承载能力,以及混凝土、钢筋强度等因素的影响。结果表明：钢筋混凝土板在燃气爆炸荷载作用下呈典型的弯曲破坏模式,且与能量等效的TNT爆炸相比,动态响应及损伤相对较小;燃气爆炸后楼板在抗倒塌过程的初期以薄壳受力机制为主,随后由受弯机制发展为受拉薄膜机制,但因受拉薄膜效应无法有效开展而导致爆炸后楼板的承载能力出现中度下降;增大钢筋直径,减小钢筋间距,采用双层配筋方式,以及在高强度钢筋对应的适筋范围内增大混凝土强度,可有效提高楼板抗燃气爆炸的能力,并降低爆炸对板承载力的影响;增大钢筋强度虽能提高楼板抗燃气爆炸能力,但亦会增强爆炸对板承载力的影响,而在低强度钢筋对应的适筋范围内增大混凝土强度基本不会改变爆炸对板承载力的影响。     

微米级褐煤粉尘爆炸压力试验研究

摘 要：使用近球形煤尘爆炸装置,以微米级褐煤粉尘为研究对象,测试爆炸压力特性变化规律。研究表明：微米级褐煤粉尘爆炸最大压力为0.73 MPa,最大压力上升速率为65.78 MPa/s,该爆炸强度可对爆源附近人员造成极大危害。爆炸前后参与爆炸的挥发分质量分数达到26.25%,表明挥发分是参与褐煤粉尘爆炸的主体成分。随喷尘压力在1.4~2.6 MPa范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小。喷尘压力为1.8~2.2 MPa时,爆炸最大压力相对较大,表明该条件下褐煤粉尘在点火头附近扩散得最充分。随点火延迟时间在70 ~130 ms范围内增大,爆炸最大压力和最大压力上升速率均先增大后减小,最佳点火延迟时间约为100 ms,说明该条件下褐煤粉尘颗粒达到最佳分散状态,爆炸强度最大。     

厂房顶盖与侧墙耦合对天然气泄爆的影响

借助计算流体动力学技术,基于典型工业厂房尺寸,研究了天然气爆炸作用下厂房顶部与两侧墙体的耦合泄爆过程,重点考查了耦合泄爆产生的室内爆炸超压载荷分布特征。研究表明,顶部与两侧墙体耦合下,厂房内爆炸超压载荷普遍存在2 个较显著的超压峰值及多个振荡峰值,其中第一峰值超压主要取决于所有泄爆面开启压力中的最小值,受顶部与两侧耦合泄爆的影响较小;第二峰值超压受顶部与两侧耦合泄爆的影响较为显著,在仅有顶部泄爆时其值较小,在仅有两侧泄爆时其值较大,在顶部与两侧耦合泄爆时,在点火源对侧壁面处取得最大值。顶部泄爆能更有效地降低厂房内第二个超压峰值,但顶部泄爆面积对厂房内峰值超压及其到达时间的影响不明显。研究结论可为工业厂房泄爆安全设计及天然气爆炸事故的调查分析提供科学依据。     

室内天然气泄漏爆炸的定量计算

分析可燃气体爆炸机理,探讨室内天然气泄漏爆炸定量计算方法.结合算例,进行了理论计算.在天然气泄漏流量一定的前提下,距爆炸中心同一位置的冲击波超压以及爆炸波及区域的死亡区半径、重伤区半径、轻伤区半径均与泄漏时间的变化趋势一致.     

爆炸冲击波在空气中传播规律的经验公式对比及数值模拟

通过对爆炸冲击波在空气中传播的已有研究成果进行对比分析,发现不同学者对冲击波超压峰值和超压持续时间的预测结果存在不少差别,文中总结出能较好地描述冲击波超压峰值与比例距离关系的表达式。同时用LS-DYNA动力有限元软件模拟TNT炸药爆炸产生的冲击波在空气中的传播,模拟所得的超压峰值小于经验公式的结果。故有必要对爆炸冲击波进行进一步的研究。     

工业建筑泄爆数值模拟及验证

应用计算流体力学模拟软件FLUENT,对爆源分别位于墙角和地面中心部位的长方体建筑内可燃气体与空气的预混燃烧、爆炸进行数值模拟,分析不同爆源位置条件下空间内爆炸压力与气流速度随时间的变化规律,得出长方体空间内墙角爆炸压力上升速率低于中心爆炸、墙角爆炸最大气流速度小于中心爆炸的结论,该结论可为工业建筑空间内的泄爆设计提供数据支撑。     

H型钢梁在爆炸荷载作用下的动力响应及破坏模式研究

本文使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立H型钢梁模型,并利用CONWEP方法对其施加爆炸荷栽。分析了当炸药位于钢梁正下方时,作用在H型钢梁上的爆炸荷栽压力分布和H型钢梁在爆炸荷栽作用下的动力响应及炸药位置等参数对其动力响应的影响。得到以下结论:作用在钢梁上的爆炸荷栽最大超压峰值出现在炸药投影点处,其他点处荷载超压峰值与最大超压峰值的比值与炸药距离H和距投影点的距离R有关;在爆炸荷栽作用下,H型钢梁易发生端部剪切破坏,其塑性变形主要出现在梁端部腹板处;随着炸药靠近梁端部,使得钢梁发生端部剪切破坏时的最大比距离增大。     

换流变压器油蒸汽爆炸的三维仿真研究

换流变压器套管存在缺陷时,内部变压器油在高温或电弧作用下受热分解产生大量烃类混合气体,会发生蒸汽爆炸.基于数值模拟技术,搭建油蒸汽爆炸的三维仿真模型,开展不同泄压面积和不同TNT当量下的抗爆门压力分布研究.研究结果表明:随着泄压面积或TNT当量的增加,发生爆炸事故时造成的压力峰值也相应增大;当泄漏气体的TNT当量小于1 000 g时,在爆炸点附近位置开口泄压有较明显效果;当泄漏气体充满整个房间时,墙面监测点的最大压力略有上升,在爆炸点附近采用2 m2和5 m2的泄压面积效果并不明显,为降低墙面压力,则需要考虑在墙面附近位置设计泄压口.该研究结果对泄爆口的尺寸和位置设计具有指导作用.     

活性炭粉体燃爆特性实验研究

为研究活性炭粉的燃爆危险性,以200目过筛粉体为研究对象,对活性炭粉体的燃爆参数以及热稳定性进行研究。利用固体自燃温度测试装置对活性炭的自燃温度进行测试。应用热质联用设备对活性炭粉加热过程中的质量和能量变化进行分析,并对受热产生的气体进行跟踪,推断气体组成。利用20 L球形爆炸装置对活性炭粉的最大爆炸压力以及最优爆炸浓度进行测定。实验结果显示:活性炭自燃温度为335.4℃,属于二级自燃物质;活性炭受热过程中可能会产生甲烷、一氧化碳等可燃性气体,增大其燃爆危险性;活性炭粉最大爆炸压力为0.56 MPa,最优爆炸质量浓度在500 g/m3附近。     

转弯对管道内甲烷爆炸传播特性的影响研究

设计实验方案,测试不同转弯角度对管道内甲烷爆炸传播特性的影响。转弯角度分别为52°、90°和145°,测试不同转弯角度下管道内甲烷爆炸超压峰值及火焰传播速度的变化规律。结果表明,转弯之前,转弯管道内超压峰值的变化趋势及火焰传播速度与长直管道中基本一致;转弯处,超压峰值迅速增大,而火焰传播速度却大幅度降低;转弯后,转弯角度越小,超压峰值增幅越大,火焰传播速度加速度越大。     

LNG装车区泄漏后爆炸后果研究

使用FLACS,模拟研究了在LNG装车区发生少量泄漏、气化的LNG充满两辆长约20 m、间距5.5 m、高5 m的LNG槽罐车之间的空间,遇明火爆炸的后果。研究证明,在爆炸发生空间,火焰温度能上升至约1 900℃;由于2个储罐的遮挡,高温难以蔓延至第二相邻装车位;在无遮挡区,1 000℃以上的高温能够超出气团边缘约7 m;爆炸超压相对较小;在槽车方向上,火焰蔓延能超出气团边缘约7 m。     

爆炸冲击荷载作用下高压输电塔等边角钢构件抗爆性能试验研究

等边角钢构件因其具有受力合理、承载力高、易于安装、运输方便等优势,在高压输电塔结构中作为主要构件得到了广泛应用,研究爆炸冲击荷载作用下等边角钢构件的抗爆性能具有重要的理论意义及工程实用价值。通过静爆试验研究等边角钢构件在爆炸冲击荷载下所受到的超压荷载分布、试件损坏情况和抗爆性能。通过试验得到了角钢构件迎爆面顶部、中部、底部的超压时程曲线以及构件中部的变形形式,进一步了解爆炸冲击波的传播方式及等边角钢构件在爆炸冲击荷载作用下的受力特点。随着构件宽厚比的增大,各测点的超压峰值均呈现出上升的趋势,构件中部的残余变形迅速增大;超压峰值呈现出在起爆点与构件等高处向构件两端递减的趋势;临近场爆炸时,构件呈现出局部屈曲的破坏形态。