化工装置区爆炸冲击波传递影响研究

摘要

化工产业的飞速发展，加速了我国经济的快速增长，但是伴随化工生产引发的爆炸事故问题也成为了人们关注的重点，一旦发生事故，便会引起重大的人身伤亡及财产损失。因此，研究化工装置区在爆炸冲击波作用下的响应对于解决化工装置的安全防护问题具有极大的实际意义和理论价值。
　　为了解决化工装置复杂系统爆炸的影响，本文应用大型非线性显示动力分析软件ANSYS/LS-DYNA针对化工装置区在爆炸荷载作用下的响应问题进行了以下几个方面的数值模拟:
　　1.利用ANSYS建立有限元模型，模拟了无限空气域中无障碍物爆炸的冲击波传播，利用后处理软件LS-PREPOST分析了冲击波在空气中传播的超压变化，并将数值模拟结果与经验公式结果进行对比，通过分析比较，得出数值模拟结果与经验公式计算结果基本吻合，由此可知数值模拟在爆炸仿真方面具有一定的可行性。
　　2.当无限空气域中设置刚性障碍物时，本文对爆炸冲击波传播情况进行了数值模拟，并分析冲击波经过障碍物时的传播规律和前后超压变化。
　　3.以一特定化工装置区为例，研究了冲击波在受压装置周围区域的传播情况，详细分析了爆炸冲击波在装置区周围的等效应力分布情况及受压装置前后的冲量变化情况。
　　本文通过数值模拟化工装置周围区域的超压及冲量变化情况，分析不同仿真得到的超压数据，得到受压装置受到冲击波损坏最严重的部位，为工业爆炸中化工装置的安全防护提供了理论基础和借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 爆炸冲击波基础理论概述

2．1 爆炸理论

2．1．1 爆炸现象

2．1．2 爆炸波的反射

2．1．3 爆炸冲击波的危害

2．2 有限元软件ANSYS／LS-DYNA简介

2．2．1 LS-DYNA软件简介

2．2．2 ANSYS／LS-DYNA的爆炸冲击算法简介

2．3 LS-DYNA分析的一般流程

2．4 计算机数值模拟的应用

2．5 本章小结

第3章 空中爆炸的数值模拟及验证

3．1 理论研究

3．1．1 爆炸冲击波相似定律

3．1．2 爆炸冲击波超压

3．1．3 冲击波超压经验公式

3．2 数值研究

3．2．1 计算模型

3．2．2 状态方程及参数

3．3 空气中理想爆炸源无障碍数值模拟计算结果分析

3．4 空气中爆炸冲击波超压传播规律与经验公式对比

3．5 存在障碍物时冲击波的传播

3．6 本章小结

第4章 化工装置在爆炸载荷作用下的数值模拟及动力响应分析

4．1 引言

4．2 ANSYS有限元模型的建立

4．2．1 爆炸荷载的数值模拟

4．2．2 有限元模型的建立

4．2．3 材料特性的选取

4．3 化工装置在爆炸波作用下的响应分析

4．3．1 化工装置的等效应力分布

4．3．2 化工装置在爆炸冲击波作用下的反射超压及冲量超压规律

4．3．3 爆炸作用下二号化工装置周围区域超压变化规律

4．4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢