基于运动轨迹分析的储罐爆炸碎片拦截方法研究

对于已建成投产使用的工厂或规划用地无法满足爆炸碎片防护所需的安全距离时,考虑在事故源和目标之间用拦网的方式来降低所需的防护距离.在碎片抛射分析的基础上,利用蒙特卡罗方法计算出碎片从抛射到落地之间的轨迹,进而得到爆炸碎片在有拦网的情况下碰撞周围目标的概率.研究结果表明:碰撞概率随着拦网高度的增加呈现严格的线性衰减关系;较低处的拦网对碎片的拦截效果较差.因此,在实际布局时,为了给应急逃生留出空间,同时节约拦截成本,可以从某一高度开始设置满足需要的拦网.     

基于粗糙集及蒙特卡洛的化工园区油库火灾爆炸突变级数评价

通过应用基于粗糙集的突变级数方法和蒙特卡洛指标打分方法实现较为客观的油库安全评价,以突变级数理论作为评价方法主体,实现无权重客观评价,因为突变级数方法对于评价指标数目有要求,故对于指标超过要求数目的指标层,应用粗糙集理论实现其指标约简;专家打分阶段选择性采用"给出得分区间"、"给出得分分布"以及"精确打分"等任意一种方法实现打分,之后结合蒙特卡洛模拟产生服从给定区间或分布的随机得分,从而实现指标打分的客观化;汇总蒙特卡洛方法产生的多组突变级数评价结果,分析并得到评价等级.     

基于指标重要度及代价的系统评价后续决策

当系统某次评价不达标,选取怎样的方案使系统整改后达标便是评价后续决策问题。首先类比事故树基本事件重要度,建立能综合反映指标重要度的模型及改善代价的模型;之后对最大重要度所对应指标得分进行固定步长、渐升步长以及渐降步长等3种形式的增值,再求新的系统评价得分,直到系统评价满足阈值,并确定3种迭代模型的取舍策略;最后分析迭代过程及结果,建立指标改变先后度模型,确定指标改变的轻重缓急次序。文中以模糊综合评价方法为对象分析,实例验证切实可行,并可推广应用于灰色评价、可拓学评价以及集对分析等常规评价方法。     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。     

烟火药剂中三种常用氧化剂的太赫兹谱研究

为了探索烟火药剂中常用氧化剂的太赫兹谱,利用量子化学模拟计算烟火药剂中常用氧化剂氯酸钾、高氯酸钾和硝酸钾的太赫兹频率吸收范围和特征吸收峰.并用太赫兹时域光谱系统实际测量得到了这些氧化剂以及含高氯酸钾烟火药剂在0.2～2.5THz频谱范围内的吸收光谱峰值位置.氯酸钾在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰为2.4THz,纯高氯酸钾和含高氯酸钾混合烟火药剂都在2.0THz和2.2THz处分别具有明显的特征吸收峰,硝酸钾的特征吸收峰位于1.8THz和2.3THz处.理论计算与实验测量结果对比表明,三种氧化剂在0.2～2.5THz波段的特征吸收峰有较好的一致性.     

基于多能法和概率方程的井喷爆炸后果分析

就天然气井喷后形成的可燃性气云爆炸事故进行风险分析而言,TNT当量法存在对爆源附近超压预测偏高、对较远位置处的预测偏低、只能提供超压不涉及冲量等不足.多能法基于受限空间体积的观念使其比基于点源的TNT当量法具有更符合蒸气云爆炸实际情形的优势,该方法兼顾了超压和正相压力波持续时间.概率方程同样具有既考虑超压也考虑冲量因素的能力,同时该模型提供了与超压以及伤害百分比之间的转换关系.因此,将多能法与概率方程结合无疑将提高风险分析的准确度和方便性.具体应用时首先确定伤害标准,然后根据概率方程将伤害程度转换为超压和冲量,最后依照多能法将超压等换算为安全距离.实例的结果表明,在同样的伤害准则下该方法得到的安全距离比用TNT当量法得到的更合理.     

高温高压下N2和CO2对CH4/C2H6/C3H8混合气抑爆效果研究

油田伴生气经常会发生燃爆事故,为提升采油过程的安全性,需研究N₂与CO₂在井筒高温高压条件下的抑爆效果. 目前对于高温高压条件下固定可燃气体积分数,不同体积分数N₂和CO₂对爆炸特性影响的研究较少. 对40 °C,初始压力0.5、1.0、2.0 MPa,不同N₂和CO₂体积分数下CH₄/C₂H₆/C₃H₈混合气到达最大爆炸超压的时间、最大爆炸超压和爆燃指数K_G进行了相关研究,分析了不同初始压力和2种惰性气体对爆炸特性参数的影响. 试验结果表明:不同初始压力下N₂和CO₂各自的惰化机理相同;CO₂的惰化效果优于N₂且存在最优点,该点之前CO₂的惰化效果与N₂相比优势逐渐增强,由化学作用占主导地位,该点之后化学作用已达到最大效果,因此CO₂的惰化效果虽仍强于N₂,优势却逐渐减小.      

重气瞬时扩散数值模拟的实验验证及应用研究

运用计算流体力学方法对重气瞬时扩散现象进行数值模拟,并与重气扩散理论及野外现场实验观测结果进行定性和定量对比分析. 结果表明,数值模拟方法可以再现重气瞬时扩散的物理过程并以较高的可靠性预测浓度场的时空分布特征. 将数值模拟结果应用于实际的风险分析和安全评价中,可以定量地预测特定地点危险浓度的到达时间、持续时间以及特定时间危险浓度的空间分布;得出了在重气毒性阈值较低的情况下,近源区和远源区中毒风险一样高等结论.     

天然气井喷点火空间范围和热辐射对井场周边设施的影响

 天然气开发过程中,井喷事故后果非常严重,井喷天然气燃烧产生的热辐射会对井场周边人员及设施造成严重伤害。本文以实际工程项目为例,利用计算流体动力学软件CFD,以3种不同压力、外界风速和2种出口直径为边界条件,分别对井喷情况下的流场分布进行了数值模拟计算,并对模拟结果及其对周边设施的影响进行了分析。数值模拟结果表明,其他参数不变的情况下,压力或出口直径的变化不会导致出口流速的变化,井喷后气流的出口速度约为400m/s,而火焰表面温度超过1500K,喷射火对周边建筑物的损伤半径在40m左右,对人员的伤害半径在104m左右。     

运力约束下油气长输管道应急资源调运模型及算法

为提高油气长输管道应急救援活动中应急资源调运过程的整体可靠性,讨论了在各应急救援点运力约束条件及应急资源连续性消耗条件下,以应急开始时间最短、出动救援点数目最少为目标的应急资源组合调运问题.加入应急救援点单程最大运力约束,给出了此约束条件下的连续性消耗两目标应急资源的调运模型,以单目标应急资源调运模型解算法为基础,研究得到了新模型的递推算法.相应数值模拟算例的计算结果表明,与无运力约束的模型相比,运力约束条件下得到的应急资源调运方案出动的应急救援点数目多,但更符合应急救援实际情况,可指导制定更加准确可靠的油气长输管道应急资源调运方案.