天然气泄漏爆炸冲击同沟并行邻管的模拟方法

任意拉格朗日欧拉算法(arbitrary lagrange-euler algorithm, ALE)、爆腔理论(blasting cavity theory, BC)、光滑粒子流体动力学和有限元耦合法(smooth particle hydrodynamics-finite element method, SPH-FEM)均可模拟天然气管道泄漏后的爆炸冲击效应,三种方法各具特点。利用加拿大Suffield防务研究所的爆炸实验数据,发现ALE和SPH-FEM都能较好地描述爆轰波在土中的传播规律,且SPH-FEM能精确反映爆炸后土体压缩、开裂及地表变形等情况。针对同沟并行的埋地输气管道,设计了基于三种方法的管土爆炸模型,在同种工况下,三种方法得出的管道受力规律基本一致,然而,BC相比于SPH-FEM,土体鼓包变形量更大,结果更偏保守,且BC模型受爆腔半径的制约较大,即当半径大于当量炸药埋深时则无法建模,根据爆轰波作用下土体单元压力时程分析压力传播特征,最后,从管体迎爆面、管顶、管体背爆面及管底的受力变形情况,对爆炸冲击载荷下同沟并行邻管的动力响应进行分析。研究评估了已有爆炸模拟方法的优缺点,为开展并行输气管道极端灾害下的可靠性分析与风险防控提供技术参考。

EXPLOSION IMPACT SIMULATION METHODS FOR PARALLEL PIPELINE LAYING IN THE SAME DITCH AFTER GAS LEAKAGE