Garų debesies sprogimo poveikių prognozavimas matematiškai modeliuojant
Palubinskas, Evaldas | Darbo ir gaisrinės saugos katedra |
Nagrinėjama, kaip prognozuoti garų arba dujų ir oro mišinio debesų sprogimų poveikį, taikant matematinio modeliavimo priemones. Išanalizuotos avarijos, kurių metu įvyko tokių debesų sprogimai. Aptarta, kokie yra pagrindiniai principai matematiškai aprašant sprogimo bangos signalo charakteristikas. Trumpai aptarta, kaip sieti tokios bangos sukeliamas statybinių objektų pažaidas, su sprogimo bangos charakteristikomis. Išnagrinėti garų ir dujų ir oro mišinių debesų degimai, vykstantys blyksninio gaisro, detonacijos ir deflagracijos būdais. Detaliai išanalizuoti keturi metodai, taikomi vertinti debesies sprogimo viršslėgio charakteristikas. Aptartas trotilo ekvivalento, multienerginos ir Bakerio-Strelowo-Tango (B-S-T) inžineriniai metodai bei skaičiuojamąja skysčių dinamika pagrįstas CFD metodas. Atlikti skaičiavimai, palyginantys šiuos metodus. Įvertintos stipriosios ir silpnosios kiekvieno metodo pusės, metodo tinkamumas praktiškai atliekant pramonės objektų rizikos vertinimą garų ir oro mišinio debesų sprogimo požiūriu. Įgyvendinta daugiatikslio vertinimo procedūra, skirta pasirinkti priimtiniausią metodą.
Actions imposed by explosions of clouds formed by realeases of vapours or gases mixed with air are considered. These explosions are called vapour cloud explosions. Industrial accidents caused by massive vapour cloud explosions are analysed. The basic approaches to mathematical modelling of blast pressure characteristics are reviewed. An assessment of structural damage due to vapour cloud explosions in relation to blast wave characteristics is considered in brief. Burnings of vapour clouds occuring as flash fire, deflagration and detonation are analysed. Four methematical methods used to predict characteristing of blast caused by explosion of vapour clouds are examined in detail. The study considers TNT equivalent method, multi-energy method and Baker-Strelow-Tango (B-S-T) method, all used for approximate assessment, as well as numerical method based on computational fluid dynamics (CFD). Results of calculations used to compare these methods are presented. Pros and cons of each method are analysed, along with suitability of the methods for a practical assessment of risk posed by potential vapour cloud explosions. A procedure of multi-criteria decision making used to a choice of the most appropriate method is implemented.