池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应研究分析

【摘要】： 近年来，随着液化气作为燃料在工业和日常生活中大规模的使用，液化气泄漏、容器爆炸及火灾事故日益增多，造成了大量的财产损失和人员伤亡。因此，工业界安全问题的迫切需要和其学术上的综合性、复杂性，使得当今世界各个国家都在积极组织力量，从多角度、多侧面对火灾事故的发生机理及原因进行了大量的实验和模拟研究。但是由于储罐爆炸过程的短暂性和复杂性，只靠实验是难以对这些事故的发生机理进行全面细致的研究。因此，各个国家开展了广泛的数值模拟研究，即在实验基础上分析物理现象，建立相应的物理模型和数学模型，借助计算机仿真技术进行模拟，这将对预测、预防、控制事故的发生、保障生产的安全运行、提高生产效益具有重要的理论价值和实践意义。为此本文将从以下几个方面进行研究： (1)对液化石油气储罐的火灾环境的数值模拟研究。发生事故的火灾类型主要为池火灾和喷射火灾。在过去的几十年里，许多学者对池火灾的燃烧特性，以及室内池火灾和开放环境下池火灾的机理、物理特征、灾害模拟计算做了较多的研究工作，研究重点大都集中在池火灾和喷射火灾的燃烧过程、火灾行为和火焰热辐射等方面。本文在总结前人研究工作的基础上，对液化气储罐火灾的主要参数，如：火焰形状、尺寸、火焰倾角及热辐射等进行了分析计算。并对池火和喷射火联合作用下液化气卧式储罐温度场进行了模拟和计算。 (2)对液化石油气储罐在真实火灾环境下的热响应进行了数值模拟研究。本文根据质量守恒、能量守恒以及结合国内外研究成果建立起描述火灾环境中液化气储罐热响应的偏微分方程和相应的定解条件，包括容器壁的导热微分方程、容器内介质的传热传质微分方程，由此构成火灾环境下液化气储罐热响应的数学模型。对液化气体储罐热响应的物理模型的建立不采用近似性假设和简化，因而模型更精确。建立液化气储罐热响应的三维物理模型，引入池火灾和喷射火灾联合作用下容器外部边界条件，对盛装85％丙烷的水平圆柱体储罐的热响应进行了数值模拟。 (3)对液化石油气储罐在真实火灾环境下的力学响应进行了数值模拟研究。火灾环境下液化气储罐受热辐射的作用引起热响应，即罐内介质温度和压力发生变化，罐体温度也发生变化。本文基于火灾环境下液化气储罐的瞬态热响应的有限元分析，采用ANSYS的热-结构耦合有限元分析方法，研究火灾中不同温度和压力的作用下罐体的应力分布。根据应力分类方法，进行强度计算，评价高温环境下液化气储罐的安全性。 【关键词】：液化气 储罐 池火灾 喷射火 热响应 力学响应 有限元分析
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TE972
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 本课题研究背景13-14
• 1.2 国内外研究概况14-17
• 1.2.1 国外研究概况14-16
• 1.2.2 国内研究概况16-17
• 1.3 课题研究的目的、主要内容及研究方法17-20
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究的主要内容18-19
• 1.3.3 研究方法19-20
• 第二章 液化石油气火灾20-26
• 2.1 LPG成份及储存方式20
• 2.1.1 LPG成份20
• 2.1.2 LPG储存20
• 2.2 LPG火灾种类及火灾特征20-21
• 2.2.1 火灾种类20
• 2.2.2 火灾特征20-21
• 2.3 LPG火灾的破坏作用21-22
• 2.3.1 冲击波的破坏作用21-22
• 2.3.2 热辐射的破坏作用22
• 2.3.3 污染和危害22
• 2.3.4 抛出物的破坏作用22
• 2.4 热辐射破坏准则22-25
• 2.4.1 热辐射的破坏准则22-24
• 2.4.2 热辐射引起的潜在危险区24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 池火灾的燃烧特性及关系模型26-35
• 3.1 池火灾特性26-27
• 3.2 池火灾模型27
• 3.3 池火灾控制方程的建立27-31
• 3.3.1 基本方程27-28
• 3.3.2 燃烧模型28
• 3.3.3 湍流模型28-29
• 3.3.4 辐射模型29-31
• 3.4 池火灾燃烧的关系模型31-33
• 3.4.1 火焰高度31-32
• 3.4.2 火焰倾角32-33
• 3.4.3 火焰的温度特征33
• 3.5 池火灾热辐射计算33-34
• 3.6 本章小结34-35
• 第四章 喷射火灾燃烧的关系模型35-39
• 4.1 喷射火特性35
• 4.2 喷射火控制方程的建立35-36
• 4.2.1 基本方程35
• 4.2.2 燃烧模型35
• 4.2.3 湍流模型35-36
• 4.2.4 辐射模型36
• 4.3 喷射火关系模型36-38
• 4.3.1 喷射火长度36
• 4.3.2 喷射火火焰温度变化的数学模型36-37
• 4.3.3 喷射火热通量37
• 4.3.4 喷射火热辐射强度37-38
• 4.4 喷射火与外界的换热模型38
• 4.5 本章小结38-39
• 第五章 火灾中储罐的数值模拟分析39-51
• 5.1 无风条件下的池火灾的模拟39-43
• 5.1.1 模拟条件39-40
• 5.1.2 几何模型40
• 5.1.3 边界条件40
• 5.1.4 计算模型40-41
• 5.1.5 模拟结果41-43
• 5.2 无风条件下喷射火的模拟43-46
• 5.2.1 几何模型43
• 5.2.2 边界条件43
• 5.2.3 计算模型43-44
• 5.2.4 模拟结果及分析44-46
• 5.3 池火与喷射火联合作用下储罐壁的温度场模拟46-50
• 5.3.1 几何模型46-47
• 5.3.2 模拟结果分析47-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 液化气储罐热响应行为分析51-64
• 6.1 液化气储罐物理模型52-53
• 6.2 气相热响应数学模型53-55
• 6.2.1 连续性方程53
• 6.2.2 动量方程53
• 6.2.3 能量方程53-54
• 6.2.4 气相空间的质量变化54
• 6.2.5 气相空间的能量54-55
• 6.3 液相热响应数学模型55-56
• 6.3.1 自然对流阶段传热传质基本方程55-56
• 6.4 液化气储罐热响应数值模拟56-63
• 6.4.1 计算条件56-57
• 6.4.2 几何模型57-58
• 6.4.3 边界条件58-59
• 6.4.4 模拟结果59-61
• 6.4.5 模拟结果分析61-63
• 6.5 本章小结63-64
• 第七章 液化气储罐力学响应模拟分析64-70
• 7.1 罐体材料强度分析64-65
• 7.2 爆破压力的计算65-66
• 7.3 力学响应有限元分析66-68
• 7.3.1 热弹性问题67
• 7.3.2 热弹塑性问题67-68
• 7.4 ANSYS的热-结构耦合分析68-69
• 7.6 本章小结69-70
• 第八章 总结和展望70-72
• 8.1 本文工作总结70
• 8.2 创新点70-71
• 8.3 展望71-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

面向起火点认定的罐区火灾数值分析及实验研究    刘晖

石油化工行业典型火灾事故数值模拟研究    刘美磊

火灾虚拟表现与三维可视化仿真方法研究    郭燕

化工园区事故多米诺效应下LPG储罐动力学特性研究    周成

火灾环境下车用CNG钢瓶热力响应及失效机理研究    李红英

开放空气环境中的池火灾及其危险性分析    宇德明，冯长根，曾庆轩，郭新亚

浅谈火灾爆炸的预防    周鸿

16MnR钢容器在高温(火灾)条件下的力学响应    邢志祥,蒋军成

液化石油气储罐对火灾热响应的CFD模拟    邢志祥,常建国,蒋军成

喷射火环境下液化气储罐热响应行为数值模拟    毕明树;任婧杰;车威;

大型球罐的参数化设计及有限元应力分析    赵新凯;蔺永诚;

能源供应系统结构地震破坏导致的灾害相互作用研究    李天祺;赵振东;

室外池火灾火焰环境研究进展    王志荣,蒋军成,姜慧

数量化风险评价中BLEVE火球质量确定方法分析    孟亦飞;蒋军成;

有风情况下池火灾视角因子的计算    孟亦飞;蒋军成;王彦馥;

任意角度喷射火视角因子的计算    孟亦飞;赵东风;廖启霞;

LNG储罐火灾环境热响应数值分析研究    李素;陈保东;张振庭;杜明俊;李庆杰;

低循环疲劳问题的工程设计方法及应用    谭晶莹,金丹

大型球罐的参数化设计和应力分析软件开发    李力秀,陈旭,蔺永诚,肖寒

大型液化石油气储罐失效后果模拟    张玉平;陶彬;郎需庆;

液化天然气储罐池火灾模拟计算与分析    诸德志;陈咏军;吴剑;

大型油气罐与支柱连接处有限元分析    王云;黄拳章;郑小平;

基于非平衡热力学的LPG储罐热响应模拟研究    赵博

冷却对油罐火灾燃烧特性的影响研究    万象明

面向起火点认定的罐区火灾数值分析及实验研究    刘晖

石油化工行业典型火灾事故数值模拟研究    刘美磊

在用球罐的缺陷统计和分析    费东辉

危险化学品生产企业的工艺安全管理的研究    金海涛

基于安全相关性系数的化工园区企业布局方式研究    叶明珠

液化石油气码头储运风险综合评价的研究    杨光

液化气容器的瞬态应力分析及失效机理仿真    尹奇志

散装液体化学品码头区域环境风险评价研究    周浩

油罐火灾燃烧速度的实验研究    魏东,赵大林,杜玉龙,彭燕华

柴油油池火功率特性    易亮;霍然;张靖岩;李元洲;张和平;

基于数值模拟的某大厦特大火灾过程调查    姜蓬;邱榕;蒋勇;

50年中国化工大事故记    

油库火灾爆炸危险性分析    狄建华

近年罐区火灾事故原因分析及安全预防    张颖

爆炸事故的性质与危害    王家见,郑玉

浅谈火灾爆炸的预防    周鸿

CNG汽车发展概况    李凌

逆向分析法在起火点认定中的运用    朱华

论火灾物证鉴定制度    叶文霞

大型石油罐区泄漏火灾事故环境风险评价应用研究    张栋

火灾现场中易燃液体物证鉴定方法的研究    鲁志宝

储罐区池火灾状态下防火间距的理论基础研究    李丽霞

乙醇—柴油乳化燃料的实验性研究    陈忠祥

火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析    葛秀坤

工业罐区池火灾灾害过程的数值模拟研究    李慧

液化气船液货储运安全风险评估研究    郭静

我国火灾事故调查改革研究    王宁

火灾下钢结构反应实验与仿真模拟研究    周涛

大庆油田区块产能建设工程重点危险部位风险评价    史俊文

液化石油气储罐在火灾下的响应规律研究进展    邢志祥,蒋军成

液化气体储罐磁浮子式液面计的选用及测量计算    刘新宇;

池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应规律研究进展    弋明涛;尹华杰;

多孔填充材料的防火防爆机理及应用    田宏,王旭,高永庭

池火灾情况下可燃液体储罐孔洞泄漏量的研究    孙东亮;蒋军成;张明广;

液化石油气储罐在火灾下的响应规律研究进展    邢志祥,蒋军成

低压液化气体储罐的设计压力和装量系数    陈志平

液化石油气储罐火灾模拟试验(一)——池火灾环境下    邢志祥;赵晓芳;蒋军成;

池火环境下液化石油气储罐响应规律及影响因素    毕明树;赵博;车威;

液化石油气储罐对火灾热响应的CFD模拟    邢志祥,常建国,蒋军成

二甲醚储罐的安全风险及运行管理    李胜军;蔡教民;魏慧卿;冯华;

液化天然气储罐池火灾模拟计算与分析    诸德志;陈咏军;吴剑;

池火灾引发油罐区多米诺事故定量分析    徐亚博;汪彤;宋冰雪;谢昱姝;

地源热泵系统岩土热响应试验中的一些问题分析    吴晓寒;王陈栋;

岩土热响应试验测试仪的开发与应用    李永;王智超;李效禹;

大型原油储罐区池火灾热辐射危险性分析    李峡;

一种岩土热响应试验测试仪的技术研发    张自强;王智超;高松;李永;金喆;

浅谈油品储罐泡沫产生器的配置与检查    文力;

高含硫原油储罐腐蚀及防护    韩建宇;

BMP-2-Smad信号通路在成骨细胞力学响应过程中作用的初步研究    王亮;张西正;陈学忠;张燕;郭勇;李瑞欣;

激光辐照金属壳体热力学效应模拟    王玉恒;刘峰;王立君;韩峰;刘钰;丁升;

福建LNG新增储罐开工建设    记者 吴宏雄　王永珍

大连LNG储罐拱顶板预制完成    记者 李晓文　通讯员 黄凯伟 杨军辉

国内最大LNG储罐拱顶安装就绪    记者 李晓文通讯员 段彤 朱元明

华北采油四厂用太阳能为储罐“暖身”    记者 岳双才　通讯员 翟爱辰 李荣朵

扬“大罐精神” 塑铁军形象    黄东旭

六建公司气升国内最大LNG储罐拱顶    记者 李晓文通讯员 谢继友 段彤

铁岭油库储罐主体安装工程全部封顶    记者 杜洪武特约记者 冯金成

中国石油大连LNG储罐成功升顶    记者 丁建国

安西站两储罐全线率先完成主体焊接    曹玉坤 丁宁

阿布扎比项目储罐地基及基础施工完成    记者 王勇

火灾环境下液化气储罐热响应动力过程的研究    邢志祥

土体力学响应的有限特征比理论研究    李彰明

立式储罐并联隔震基础研究    张云峰

桥丝式电火工品瞬态脉冲无损检测技术研究    周彬

水平地震激励下立式储罐与地基相互作用动力响应分析    周利剑

机场沥青道面设计指标及方法研究    刘文

影响LNG储存容器蒸发率因素的研究    乔国发

强度衰减路基稳定性及其路面结构力学响应研究    管延华

复杂条件下机场跑道沥青加铺层结构设计理论与方法    林小平

车用天然气吸附储存及热效应模拟研究    卜宪标

池火与喷射火联合作用下液化气储罐的热及力学响应研究分析    弋明涛

液化气体储罐热响应过程的实验研究    杨雪

基于非平衡热力学的LPG储罐热响应模拟研究    赵博

工业罐区池火灾灾害过程的数值模拟研究    李慧

池火灾沸溢早期特性数值模拟研究    蔡丽辉

石油化工行业典型火灾事故数值模拟研究    刘美磊

陡坡急弯路段沥青路面力学响应及其设计方法的研究    曹阳

储罐自动计量研究及系统实现    廖梅

高温环境对液化气铁路罐车运输安全的影响分析    马莹

火灾环境中液化气储罐热响应行为的数值分析    葛秀坤