并行敷設(shè)的埋地天然氣管道其中一條管道氣體泄漏到空氣中發(fā)生爆炸,可能導(dǎo)致相鄰目標(biāo)管道失效。為研究目標(biāo)管道的動(dòng)力響應(yīng),提出由非線性有限元程序LS-DYNA定義甲烷-空氣混合氣體的方法,通過數(shù)值模擬研究半球形氣云爆炸作用下目標(biāo)管道應(yīng)力和位移變化情況,并對(duì)管道間距、埋深、目標(biāo)管道壁厚、管徑、運(yùn)行壓力及氣云半徑6類影響因素進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明:與TNT當(dāng)量法和TNO多能法相比,該方法在模擬氣云近場(chǎng)爆炸方面具有更高的準(zhǔn)確性;在半徑為21 m的可燃?xì)庠票ㄗ饔孟?目標(biāo)管道Mises等效應(yīng)力最大值約548 MPa,管道發(fā)生屈服失效;目標(biāo)管道橫截面各點(diǎn)產(chǎn)生徑向位移,管道整體出現(xiàn)下沉;并行管道間距、埋深及泄漏氣云半徑對(duì)目標(biāo)管道Mises峰值應(yīng)力的影響較為顯著。研究結(jié)果可為管道在設(shè)計(jì)和運(yùn)行階段的風(fēng)險(xiǎn)防控方案優(yōu)化提供參考。(圖12,表2,參36)

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【部分圖文】：

圖1 輸氣管道泄漏爆炸沖擊并行管道的事故場(chǎng)景模型圖

事故場(chǎng)景：源管道發(fā)生失效，管內(nèi)氣體通過土壤孔隙泄漏擴(kuò)散至大氣中，與空氣混合形成可燃?xì)庠疲_(dá)到爆炸極限時(shí)遇點(diǎn)火源即發(fā)生爆炸，進(jìn)而對(duì)并行敷設(shè)的目標(biāo)管道產(chǎn)生沖擊。為了進(jìn)一步提高對(duì)氣云爆炸模擬的準(zhǔn)確性，需要分析氣云的尺寸效應(yīng)，同時(shí)考慮到源管道泄漏為點(diǎn)源泄漏，因此將源管道泄漏天然氣與空氣的....

圖2 輸氣管道泄漏形成氣云發(fā)生爆炸的有限元模型圖

根據(jù)上述工況，為了進(jìn)一步還原氣體泄漏形成氣云發(fā)生爆炸的場(chǎng)景，提高計(jì)算的精確度，構(gòu)建了有限元模型（圖2）進(jìn)行研究。在LS-DYNA軟件中選用顯式算法，可以確保計(jì)算結(jié)果收斂。此外，對(duì)于軸對(duì)稱模型，為節(jié)省運(yùn)算時(shí)間，避免網(wǎng)格過多導(dǎo)致的計(jì)算錯(cuò)誤，可建立二分之一模型進(jìn)行模擬計(jì)算，對(duì)結(jié)果的影響....

圖3 氣云爆炸物理模型及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖

為驗(yàn)證甲烷-空氣混合氣體各項(xiàng)參數(shù)的合理性，根據(jù)文獻(xiàn)[27]中的實(shí)驗(yàn)，建立半球形氣云爆炸模型，該實(shí)驗(yàn)中天然氣體積8×104m3，選取混合氣體最危險(xiǎn)體積分?jǐn)?shù)為9.5%，計(jì)算得到氣云半徑約73.81m。在與爆心水平間距依次為100m、200m、300m、400m處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)....

圖4 不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)爆炸超壓時(shí)程曲線

圖3氣云爆炸物理模型及監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖各監(jiān)測(cè)點(diǎn)記錄的超壓峰值依次為0.297MPa、0.0577MPa、0.0309MPa、0.0212MPa。文獻(xiàn)[27]通過TNT當(dāng)量法分別運(yùn)用Henrych公式和Mills公式對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的爆炸超壓進(jìn)行了計(jì)算。現(xiàn)運(yùn)用TNO多能法進(jìn)行....

本文編號(hào)：4025664