[發明專利]一種考慮大尺度障礙物影響的室內天然氣爆炸峰值超壓的預測方法

有效

• 申請號: 201810644232.9
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN108829984B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 龐磊;楊凱;呂鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京石油化工學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

本發明公開了一種考慮大尺度障礙物影響的室內天然氣爆炸峰值超壓的預測方法，首先利用數值分析法獲得大尺度障礙物體積阻塞率、泄爆面靜開啟壓力、泄爆面積以及房間體積四個爆炸影響參數對室內天然氣爆炸峰值超壓產生影響的實驗數據；對所述實驗數據進行非線性擬合，建立包含大尺度障礙物體積阻塞率、泄爆面靜開啟壓力、泄爆面積以及房間體積四個爆炸影響參數在內的室內天然氣爆炸峰值超壓預測模型；將爆炸事故現場獲取的相關參數輸入所述預測模型，對室內天然氣爆炸峰值超壓進行預測。上述方法能夠準確獲取多參數條件下室內天然氣爆炸峰值超壓，實現爆炸超壓災害的快速準確預測和評估。

技術領域

本發明涉及室內天然氣爆炸研究技術領域，尤其涉及一種考慮大尺度障礙物影響的室內天然氣爆炸峰值超壓的預測方法。

背景技術

近年來我國民用建筑室內天然氣爆炸事故頻頻發生，造成大量的人員傷亡和房屋結構破壞，其原因主要表現為天然氣設施的老化和不規范使用。在氣體爆炸的各項影響因素中大尺度障礙物對氣體爆炸流場和災害結果的影響尤其顯著，而櫥柜、吊柜等物品構成了廚房內主要的大尺度障礙物，根據廚房布局的不同，大尺度障礙物體積尺寸也不同，從而進一步增加了天然氣爆炸結果預測的難度。峰值超壓是評估天然氣爆炸超壓災害強度的核心指標，大量的文獻資料也闡明了各種參數對室內天然氣爆炸峰值超壓的影響規律。研究發現，房間內障礙物體積阻塞率越大，則室內天然氣爆炸峰值超壓越大；房間泄爆面積越大，則室內天然氣爆炸峰值超壓越小；泄爆面開啟壓力越大，則室內天然氣爆炸峰值超壓越大。在實際的天然氣爆炸事故中，往往是多個爆炸關鍵參數共同作用于爆炸流場，從而使室內天然氣爆炸峰值超壓的預測格外困難。

現有技術中有關室內天然氣爆炸災害的評估工作主要利用TNT當量法來完成，而該方法忽略了泄爆窗體結構、室內大尺度障礙物等因素對災害結果的影響，因此其評估結果的科學性和準確性有待進一步驗證；同時目前在氣體爆炸超壓分布規律方面，大量相關研究也只是考察了其中某個單一影響因素，因此難以找到一個針對多參數共同影響下的室內天然氣爆炸峰值超壓的準確、快速預測方法，特別是考慮大尺度障礙物影響的多參數綜合預測方法更是難以找到，從而極大的限制了民用建筑室內天然氣爆炸事故的災害救援和事故調查分析。

發明內容

本發明的目的是提供一種考慮大尺度障礙物影響的室內天然氣爆炸峰值超壓的預測方法，該方法能夠準確獲取多參數條件下室內天然氣爆炸峰值超壓，實現爆炸超壓災害的快速準確預測和評估。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種考慮大尺度障礙物影響的室內天然氣爆炸峰值超壓的預測方法，所述方法包括：

步驟1、利用數值分析法獲得大尺度障礙物體積阻塞率、泄爆面靜開啟壓力、泄爆面積以及房間體積四個爆炸影響參數對室內天然氣爆炸峰值超壓產生影響的實驗數據；

步驟2、對所述實驗數據進行非線性擬合，建立包含大尺度障礙物體積阻塞率、泄爆面靜開啟壓力、泄爆面積以及房間體積四個爆炸影響參數在內的室內天然氣爆炸峰值超壓預測模型；

其中，所建立的室內天然氣爆炸峰值超壓預測模型表示為：

當時，

當時，

上式中，P_max表示室內天然氣爆炸峰值超壓；R_vb表示大尺度障礙物體積阻塞率，R_vb＝V_o/V，其中V_o表示室內各大尺度障礙物的體積之和，V表示房間體積；p_a表示泄爆面靜開啟壓力；p_o表示室內氣體初始環境壓力；A_v表示泄爆面積；A₀表示泄爆面所在墻面面積；A_v/A₀表示房間的泄壓比；