基于热-结构耦合分析的液化石油气储罐失效预警判定*
2021-03-11李伟东陈明哲
李伟东,陈明哲,李 玉,韩 帅
(1.中国人民警察大学,河北 廊坊 065000; 2.东营市消防救援支队,山东 东营 257000; 3.德州市消防救援支队,山东 德州 253000)
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据统计,2019年全国液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)总产量约4 135.7万t,比2018年累计增长10.9%[1]。作为新型燃料,LPG被广泛使用[2],同时LPG储罐火灾、爆炸等事故逐渐增多,给人民生命及财产安全造成巨大危害。
火灾环境下液化气储罐热力学响应一直是石油化工领域热点问题:Giordano等[3-4]通过实验和数值分析相结合的方法,确定LPG容器临界爆炸条件,在二维CFD模拟基础上,探索森林火灾导致LPG储罐失效条件;Chukwugozie等[5]采用数值模拟方法,在ANSYS中研究瞬态边界温度对LPG储罐结构的影响,并通过304不锈钢材料标准曲线对应力-应变曲线进行验证;Mihai等[6]以LPG储罐质量最小为目标函数,通过有限元数值模拟计算出储罐最佳形状与尺寸,并进行验证;黄拴雷等[7]采用ALOHA软件对LPG储罐泄漏事故进行研究,并基于LPG泄漏量、空气湿度、风速、储存温度等爆炸事故后果影响因素进行数值模拟;邢志祥等[8]根据LPG储罐热响应规律建立数学模型,开发用于预测储罐温度与压力随时间的变化情况的数值模拟软件,并在不同火灾类型下对储罐的力学响应进行实验;Zhao[9]将Legendre小波函数与传统有限元相结合,建立LPG储罐在火灾下的温度-压力-应力耦合模型,有效分析了各因素对LPG储罐火灾耦合场变化规律的影响;王学岐等[10]与张瑞华[11]分别运用FLACS软件与多相混合数学模型对液化气球罐的泄漏扩散、爆炸事故后果进行数值模……
