[发明专利]一种工业管道出口处爆炸气流冲量致伤评估方法

权利要求书

1.一种工业管道出口处爆炸气流冲量致伤评估方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：实验测试闭口管道爆炸气流特性参数：结合工业管道特点和涉爆物质参数，搭建相应的实验室管道模型，选取相应的爆炸介质，对工业生产过程中涉爆物质的管道爆炸事故进行实验测试，获取该涉爆物质管道爆炸压力、气流传播速度及温度，与数值模拟数据进行比对验证；

S2：数值模拟实验相同闭口管道的爆炸气流特征参数：依据工业实际以及实验数据，设置管道数据、爆炸介质以及实验环境信息，运用FLACS软件建模功能建立管道的三维模型；数值模拟管道爆炸事故，获取管道中各位置压力、气流速度及温度变化情况，与实验数据对比验证模型精确度；

S3：数值开口管道的爆炸气流特征参数：基于工业管道特点，修改管道封口端参数，得到开口管道模型；数值模拟管道爆炸事故，获取管道开口处各位置压力、气流速度、温度及其动态分布数据；

S4：量化管道末端开口处的爆炸气流冲量致伤风险：采用蒙特卡罗模拟方法结合冲量计算公式以及热通量计算公式，进而得到爆炸管道末端开口处的爆炸气流冲量致伤风险值及其概率分布；

S5：管道开口端人员操作区域吸能装置：基于工业管道特点，量化管道开口端人员操作区域的致伤风险；根据人员操作区域的致伤风险，设置吸能装置，吸能材料选择纳米流体吸能材料。

2.如权利要求1所述的工业管道出口处爆炸气流冲量致伤评估方法，其特征是：步骤S4中，所述的爆炸气流冲量致伤风险量化包括：采用蒙特卡罗模拟方法结合冲量计算公式以及高温气流热辐射通量计算公式，进而得到爆炸管道末端开口处的爆炸气流冲量致伤风险值及其概率分布，具体包括：

选择人员距管道末端开口位置，输出该位置冲击波压力，通过冲击波冲量公式计算该区域气流动能变化：

其中，I为爆炸冲量，单位为Pa/s；t₁、t₂为爆炸过程中冲击波传播时长，单位为s；P_i(t)为在距离点火源不同位置的在t时刻的爆炸压力；i为监测点距离管道开口处的长度，单位为m；

使用高温气流热辐射通量计算公式，计算管道开口轴线位置上的高温热辐射通量，使用如下经验公式：

q_ef＝η·C·V·T_i/A

其中，q_ef为热辐射通量，单位为KW/m²；η为效率因子，消防安全工程实际计算中，建议取值0.42；C为流体比热，单位为kJ/m³·k；V为体积流量，单位为m³/s；T_i为不同距离处的温度与室温的差值，单位为K；A为辐射接受面积，单位为m²；选择爆炸压力、温度及气流速度作为蒙特卡罗模拟时的输入变量，选取数值模拟管道模型中待研究的典型位置，将监测到的随时间变化的数据作为风险因素数据，通过蒙特卡罗模拟进行风险分析：

利用基于蒙特卡罗模拟的Crystal Ball软件对风险因素数据进行概率分布拟合，根据拟合优度统计选择风险因素数据的概率分布类型；

通过变量函数对风险因素的数据进行条件赋值，定义风险值预测变量，得到风险值的分布数据，设置蒙特卡罗模拟的运行属性，包括抽样方法、抽样次数、精度控制，然后开始进行模拟；

根据模拟输出结果分析概率值的预测频率及不确定性，对爆炸气流冲量致伤风险进行量化评估。

3.如权利要求1所述的工业管道出口处爆炸气流冲量致伤评估方法，其特征是：步骤S5中，所述的管道开口端人员操作区域的致伤风险，是基于工业管道操作人员设置特点，结合实验测试、数值模拟、风险分析结果进行量化；根据人员操作区域的致伤风险，步骤S5中所述的吸能装置设置成圆形吸能板，吸能板外部材料为EVA泡棉，其结构为网状结构，用于接收气流冲击减少能量反射，吸能板内部封装用于吸收爆炸能量的纳米流体吸能材料。