【摘要】：沸騰液體擴展蒸汽云爆炸(BLEVE)是液化烴介質壓力容器處于火災環(huán)境而極易發(fā)生的一類多米諾效應災難事故。在火災環(huán)境液化石油氣(LPG)臥罐兩節(jié)點集中溫度參數模型基礎上,基于隨機擴散過程和首次穿越失效理論,對其動態(tài)可靠性進行建模與分析。集中溫度參數模型通過轉化為一個二維伊藤隨機微分方程,得到漂移與擴散系數表達式;根據首次穿越失效理論,定義條件動態(tài)可靠性函數,導出函數滿足的后向柯爾莫哥洛夫方程(KBE);應用有限差分法并結合適當邊界條件求解KBE,得到動態(tài)可靠性結果。與靜態(tài)可靠性不同,動態(tài)可靠性方法可描述整個時間軸的破壞失效可能性,為多米諾效應定量風險評價提供更可靠、更精確的概率結果。
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圖片說明： 液化石油氣臥罐動態(tài)可靠性分析·3233·初始條件與邊界條件如式(11)～式(13)。uw0uw0crM0M0cg01,TTTRTTT＜＜(11)uw0uw0crM0M0cg0,TTTRtTTT(12)uw0uw0M0M00finite,0TTRtTT(13)式(11)與式(12)不相容，理論上僅存在廣義解，但對數值解沒有影響。式(13)中，由于絕對0度不可達到，finite取值為1。另外，根據集中溫度參數模型的破壞失效判斷式，Tcr與TM相關，所以實際計算域是一個由Tuw0=0、TM0=0及Tcr曲線構成的封閉曲面，如圖1所示。罐壁材料為TC-128，室溫抗拉強度為560MPa，Tcr曲線兩個端點由假設TM0=Tcg=369.83K和=S(Tuw0)=0MPa計算獲得。圖1動態(tài)可靠性計算域示意圖條件破壞失效概率Pd(·)計算如式(14)。uw0uw0dM0M01TTPtRtTT(14)條件首次穿越時間概率密度p(·)如式(15)。uw0dM0ttTPRpTtt(15)式中，τ為首次穿越時間或壽命，s。條件平均首次穿越時間或平均壽命E(τ)如式(16)。uw0M00()dTEpT(16)由于系統(tǒng)初始狀態(tài)是給定的，且處于安全域，所以對應無條件量與條件量結果一致。另外，計算E(τ)時，模擬時間應足夠長，使p(·)充分趨近于0。1.4有限差分法式(10)～式(13)構成的拋物型偏微分方程是對流占優(yōu)的，為減小數值震蕩的影響，當a1(xi,xj)≤0且a2(xi,xj)≤0時，使用如式(17)迎風型差分格式，進行有限差分法數值計算[21]。1,,,1,,,112121,,1,1121,1,,12222,,11,1,11212,,21,221,2()()()()(()())(,)nnnnnnijijijijijijijijnnniji
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圖片說明： ·3234·化工進展2017年第36卷圖2破壞失效概率結果視圖看出：Pd存在一個上升的時間區(qū)間；Tuw0、TM0對該時間區(qū)間的大小與起始點影響很大；邊界上Pd的變化趨勢如圖2(c)所示。圖3是指定TM0=26℃、Tuw0=28℃時，Pd關于ΔTf圖3破壞失效概率關于火焰溫度偏差的敏感性的敏感性結果。ΔPd表示相對于ΔTf=56℃時，Pd的增加量�？梢钥闯觯害f影響是比較小的，數量級在10 5；ΔPd(t)呈近似半周期的正弦曲線形狀，有別于理論預測的單周期，原因是模擬時間不夠長，未能使Pd充分趨近于1，見圖3(a)。圖4是平均首次穿越時間或平均壽命E(τ)與初始體系溫度的關系。當近似從0℃增加到35℃時，E(τ)從1569s下降到1114s，主導因素是TM0，表明過熱態(tài)比最大拉應力破壞失效更敏感。圖4平均首次穿越時間3結論（1）在兩節(jié)點集中溫度參數模型基礎上，基于隨機擴散過程和首次穿越失效理論，建模并表征火災環(huán)境液化烴介質壓力容器動態(tài)可靠性的方法是有效可行的，可描述整個時間軸的破壞失效可能性，可為多米諾效應定量風險評價提供更可靠、更
【作者單位】： 華南理工大學安全科學與工程研究所;
【基金】：國家自然科學基金(21576102) 國家重點研究開發(fā)計劃(2016YFC0801500)項目
【分類號】：TE972

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本文編號：2513474