埋地输气管道泄漏爆炸作用下并行邻管的动力响应

发布时间：2025-01-11 00:33

　　 并行敷设的埋地天然气管道其中一条管道气体泄漏到空气中发生爆炸,可能导致相邻目标管道失效。为研究目标管道的动力响应,提出由非线性有限元程序LS-DYNA定义甲烷-空气混合气体的方法,通过数值模拟研究半球形气云爆炸作用下目标管道应力和位移变化情况,并对管道间距、埋深、目标管道壁厚、管径、运行压力及气云半径6类影响因素进行定量分析。结果表明:与TNT当量法和TNO多能法相比,该方法在模拟气云近场爆炸方面具有更高的准确性;在半径为21 m的可燃气云爆炸作用下,目标管道Mises等效应力最大值约548 MPa,管道发生屈服失效;目标管道横截面各点产生径向位移,管道整体出现下沉;并行管道间距、埋深及泄漏气云半径对目标管道Mises峰值应力的影响较为显著。研究结果可为管道在设计和运行阶段的风险防控方案优化提供参考。(图12,表2,参36)

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【部分图文】：

图1 输气管道泄漏爆炸冲击并行管道的事故场景模型图

事故场景：源管道发生失效，管内气体通过土壤孔隙泄漏扩散至大气中，与空气混合形成可燃气云，达到爆炸极限时遇点火源即发生爆炸，进而对并行敷设的目标管道产生冲击。为了进一步提高对气云爆炸模拟的准确性，需要分析气云的尺寸效应，同时考虑到源管道泄漏为点源泄漏，因此将源管道泄漏天然气与空气的....

图2 输气管道泄漏形成气云发生爆炸的有限元模型图

根据上述工况，为了进一步还原气体泄漏形成气云发生爆炸的场景，提高计算的精确度，构建了有限元模型（图2）进行研究。在LS-DYNA软件中选用显式算法，可以确保计算结果收敛。此外，对于轴对称模型，为节省运算时间，避免网格过多导致的计算错误，可建立二分之一模型进行模拟计算，对结果的影响....

图3 气云爆炸物理模型及监测点位置图

为验证甲烷-空气混合气体各项参数的合理性，根据文献[27]中的实验，建立半球形气云爆炸模型，该实验中天然气体积8×104m3，选取混合气体最危险体积分数为9.5%，计算得到气云半径约73.81m。在与爆心水平间距依次为100m、200m、300m、400m处设置监测点....

图4 不同监测点爆炸超压时程曲线

图3气云爆炸物理模型及监测点位置图各监测点记录的超压峰值依次为0.297MPa、0.0577MPa、0.0309MPa、0.0212MPa。文献[27]通过TNT当量法分别运用Henrych公式和Mills公式对各监测点的爆炸超压进行了计算。现运用TNO多能法进行....

本文编号：4025664