[发明专利]一种考虑大尺度障碍物影响的室内天然气爆炸峰值超压的预测方法

说明书

本发明公开了一种考虑大尺度障碍物影响的室内天然气爆炸峰值超压的预测方法，首先利用数值分析法获得大尺度障碍物体积阻塞率、泄爆面静开启压力、泄爆面积以及房间体积四个爆炸影响参数对室内天然气爆炸峰值超压产生影响的实验数据；对所述实验数据进行非线性拟合，建立包含大尺度障碍物体积阻塞率、泄爆面静开启压力、泄爆面积以及房间体积四个爆炸影响参数在内的室内天然气爆炸峰值超压预测模型；将爆炸事故现场获取的相关参数输入所述预测模型，对室内天然气爆炸峰值超压进行预测。上述方法能够准确获取多参数条件下室内天然气爆炸峰值超压，实现爆炸超压灾害的快速准确预测和评估。

技术领域

本发明涉及室内天然气爆炸研究技术领域，尤其涉及一种考虑大尺度障碍物影响的室内天然气爆炸峰值超压的预测方法。

背景技术

近年来我国民用建筑室内天然气爆炸事故频频发生，造成大量的人员伤亡和房屋结构破坏，其原因主要表现为天然气设施的老化和不规范使用。在气体爆炸的各项影响因素中大尺度障碍物对气体爆炸流场和灾害结果的影响尤其显著，而橱柜、吊柜等物品构成了厨房内主要的大尺度障碍物，根据厨房布局的不同，大尺度障碍物体积尺寸也不同，从而进一步增加了天然气爆炸结果预测的难度。峰值超压是评估天然气爆炸超压灾害强度的核心指标，大量的文献资料也阐明了各种参数对室内天然气爆炸峰值超压的影响规律。研究发现，房间内障碍物体积阻塞率越大，则室内天然气爆炸峰值超压越大；房间泄爆面积越大，则室内天然气爆炸峰值超压越小；泄爆面开启压力越大，则室内天然气爆炸峰值超压越大。在实际的天然气爆炸事故中，往往是多个爆炸关键参数共同作用于爆炸流场，从而使室内天然气爆炸峰值超压的预测格外困难。

现有技术中有关室内天然气爆炸灾害的评估工作主要利用TNT当量法来完成，而该方法忽略了泄爆窗体结构、室内大尺度障碍物等因素对灾害结果的影响，因此其评估结果的科学性和准确性有待进一步验证；同时目前在气体爆炸超压分布规律方面，大量相关研究也只是考察了其中某个单一影响因素，因此难以找到一个针对多参数共同影响下的室内天然气爆炸峰值超压的准确、快速预测方法，特别是考虑大尺度障碍物影响的多参数综合预测方法更是难以找到，从而极大的限制了民用建筑室内天然气爆炸事故的灾害救援和事故调查分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑大尺度障碍物影响的室内天然气爆炸峰值超压的预测方法，该方法能够准确获取多参数条件下室内天然气爆炸峰值超压，实现爆炸超压灾害的快速准确预测和评估。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种考虑大尺度障碍物影响的室内天然气爆炸峰值超压的预测方法，所述方法包括：

步骤1、利用数值分析法获得大尺度障碍物体积阻塞率、泄爆面静开启压力、泄爆面积以及房间体积四个爆炸影响参数对室内天然气爆炸峰值超压产生影响的实验数据；

步骤2、对所述实验数据进行非线性拟合，建立包含大尺度障碍物体积阻塞率、泄爆面静开启压力、泄爆面积以及房间体积四个爆炸影响参数在内的室内天然气爆炸峰值超压预测模型；

其中，所建立的室内天然气爆炸峰值超压预测模型表示为：

当时，

当时，

上式中，P_max表示室内天然气爆炸峰值超压；R_vb表示大尺度障碍物体积阻塞率，R_vb＝V_o/V，其中V_o表示室内各大尺度障碍物的体积之和，V表示房间体积；p_a表示泄爆面静开启压力；p_o表示室内气体初始环境压力；A_v表示泄爆面积；A₀表示泄爆面所在墙面面积；A_v/A₀表示房间的泄压比；