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)致相鄰目標管道失效。為研究目標管道的動力響應(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管道應(yīng)力和位移變化情況,并對管道間距、埋深、目標管道壁厚、管徑、運行壓力及氣云半徑6類影響因素進行定量分析。結(jié)果表明:與TNT當量法和TNO多能法相比,該方法在模擬氣云近場爆炸方面具有更高的準確性;在半徑為21 m的可燃氣云爆炸作用下,目標管道Mises等效應(yīng)力最大值約548 MPa,管道發(fā)生屈服失效;目標管道橫截面各點產(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目標管道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)計和運行階段的風(fēng)險防控方案優(yōu)化提供參考。(圖12,表2,參36)

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

圖1 輸氣管道泄漏爆炸沖擊并行管道的事故場景模型圖

事故場景：源管道發(fā)生失效，管內(nèi)氣體通過土壤孔隙泄漏擴散至大氣中，與空氣混合形成可燃氣云，達到爆炸極限時遇點火源即發(fā)生爆炸，進而對并行敷設(shè)的目標管道產(chǎn)生沖擊。為了進一步提高對氣云爆炸模擬的準確性，需要分析氣云的尺寸效應(yīng)，同時考慮到源管道泄漏為點源泄漏，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，為了進一步還原氣體泄漏形成氣云發(fā)生爆炸的場景，提高計算的精確度，構(gòu)建了有限元模型（圖2）進行研究。在LS-DYNA軟件中選用顯式算法，可以確保計算結(jié)果收斂。此外，對于軸對稱模型，為節(jié)省運算時間，避免網(wǎng)格過多導(dǎo)致的計算錯誤，可建立二分之一模型進行模擬計算，對結(jié)果的影響....

圖3 氣云爆炸物理模型及監(jiān)測點位置圖

為驗證甲烷-空氣混合氣體各項參數(shù)的合理性，根據(jù)文獻[27]中的實驗，建立半球形氣云爆炸模型，該實驗中天然氣體積8×104m3，選取混合氣體最危險體積分數(shù)為9.5%，計算得到氣云半徑約73.81m。在與爆心水平間距依次為100m、200m、300m、400m處設(shè)置監(jiān)測點....

圖4 不同監(jiān)測點爆炸超壓時程曲線

圖3氣云爆炸物理模型及監(jiān)測點位置圖各監(jiān)測點記錄的超壓峰值依次為0.297MPa、0.0577MPa、0.0309MPa、0.0212MPa。文獻[27]通過TNT當量法分別運用Henrych公式和Mills公式對各監(jiān)測點的爆炸超壓進行了計算�，F(xiàn)運用TNO多能法進行....

本文編號：4025664