基于的海洋平台爆炸载荷数值模拟分析(2)
图5 不同侧限位置示意图
表3 不同侧限的最大爆炸超压images/BZ_136_1225_1000_2185_1136.png
图5 展示的是位置1 中放置侧向面板各个时间出现爆炸超压的平面分布图。通过图中可以明显看到,爆炸超压在各个位置的XZ 切平面中具有较为相似的分布特征,所以这里只是任意选择了某个XZ 切平面来进行详细的说明。在实验中发现,点燃下甲板表面中心位置的气体后,火焰将会向外传播,在达到侧向限制边界之前,爆炸超压传播与无侧限时表现出了基本相同的规律,因此,不再对此过程进行详细的描述;如果火焰达到了侧限,侧限作用使得此方向的压力难以较好的释放,其需要寻找其他的方向来进行释放,整个过程就会形成一定的压力累积效应,最终引起了此区域内的超压比较明显;另外,还可以看到上甲板与下甲板形成的高超压区范围存在一定的差异,上甲板高超压区更大,这与其中格栅梁板造成的影响有关。
经过对上述六种情况的综合分析可以发现:(1)采用纵向侧板能够有效地提升结构区域内的超压值,这主要是因为:如果横向、纵向的结构阻塞率一样,压力将会优先选择在较小方向进行释放,但是如果此时的释放口被阻塞,压力就会选择从更远的释放口进行释放,而压力在传播的过程中往往会遇到一些阻力,此时将会引起较大的超压。(2)上甲板与下甲板的超压值存在一定的差异,其中上甲板超压值更大,经过分析主要是因为:上甲板的下部梁结构含有较多格栅,这造成了火焰燃烧的紊流效应更加明显,其在燃烧过程中将会释放出更多的热量,使得超压变得更大。(3)如果某个轴线中的两个压力释放口在阻塞率方面存在较大的差异,则会形成一定的超压梯度分布,阻塞率越大,则会形成更大的超压。
2.3 结构布置建议
经过上述分析可以总结出,结构爆炸超压的影响因素较多,尤其是结构孔隙率、防爆墙位置等因素都会造成较大的影响。因此,对于海洋平台结构的设置需要考虑到多个方面的因素,并对可燃气体爆炸引起的后果进行合理的控制,因此,可以从如下几个方面对结构布置进行分析:
图6 位置1 不同时刻爆炸超压分布云图
(1)对于海洋平台来说,其结构布置应该较为宽松,特别是存储可燃气体的重要区域,否则容易造成较大的安全威胁。
(2)海洋平台空间设计需要保证较高的宽阔性,尤其是重要结构位置需要避免放置大尺寸构件,另外,还需要注意不能在主要压力释放口设置侧向限制。
(3)如果出现了可燃气体的爆炸现象,将导致上层甲板出现明显的受压现象,因此需要考虑到此方面的因素并针对性进行设计。
3 结语
本文基于FLACS 对海洋平台上部结构在的气体爆炸场景进行研究,主要得到以下结论。
(1)海洋平台的爆炸超压与多个因素有关,如果海洋平台结构布置比较拥挤,孔隙率也较低,则容易造成更大的超压。
(2)如果结构沿横、纵向的阻塞率完全一致,压力将主要通过长度较短方向进行释放,如果当前主释放口受到阻塞,则会选择从更远的释放口释放压力,受到一些阻碍的影响将会引起更大的超压。
(3)如果是两层甲板结构,上甲板的爆炸超压显著高于下甲板。
(4)如果轴线的两个压力释放口在阻塞率方面具有较大的差异,则会沿着此方向形成一定的超压梯度分布,并且阻塞率越大的释放口的超压也较大。
文章来源:《爆炸与冲击》 网址: http://www.bzycjzz.cn/qikandaodu/2021/0308/590.html
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