Matematinis degių dujų debesies sprogimo modeliavimas
Darbo ir gaisrinės saugos katedra |
Baigiamas magistro darbas tiria pramoninės saugos problemą, kurią sukelia avariniai degių dujų debesų sprogimai. Darbe yra aprašyta tokių sprogimų fizinė prigimtis bei nagrinėjama, kaip prognozuoti šių sprogimų griaunamąjį poveikį. Toks poveikis pasireiškia sprogimo sukeliama banga. Darbe išnagrinėta, kaip galima matematiniais metodais apytikriai vertinti sprogimo bangos parametrą, vadinamą viršslėgiu. Aprašyti ir išanalizuoti trys matematiniai metodai: TNT (trinitrotoluolo) ekvivalento metodas, multienergijos metodas ir B-S-T metodas, pavadintas pagal jo autorių pavardžių pirmąsias raides. Rasta, kad išnagrinėti sprogimo bangos viršslėgio prognozavimo metodai yra paprasti ir juos taikyti galima be gilaus specialaus pasiruošimo. Siekiant palyginti šiuos tris metodus, su kiekvienu iš jų atlikti skaičiavimai, kuriuose yra nagrinėjamos plačiai žinomos pramoninės avarijos, sukeltos degių dujų debesų sprogimų. Rasta, kad metodais galima nustatyti maždaug vienodas viršslėgio reikšmes, kai atstumai nuo sprogimo epicentro yra santykinai dideli. Kai šie atstumai maži ir nesiekia 50 metrų, metodų prognozės nesutampa. Tuomet vietoj jų rekomenduojama naudoti sudėtingus skaičiuojamosios skysčių dinamikos metodus. Darbo rezultatai gali būti taikomi užtikrinant pramoninių objektų, kuriuose gali nutekėti, išgaruoti ir sprogti degūs skysčiai ir dujos, saugos reikalavimus.Darbą sudaro: 8dalys: įvadas, tyrimo objektas ir problemos aptarimas, bendrasis degių medžiagų debesų sprogimų aprašymas, matematiniai metodai degių medžiagų debesų sprogimų poveikiui prognozuoti, degių medžiagų debesų sprogimų matematinių modelių taikymas ir vertinimas, išvados, simboliai, literatūros sąrašas.Darbo apimtis - 82 p. Teksto be priedų, 17 iliustr., 27 lent., 32 bibliografiniai šaltiniai.
The final work investigates the problem of industrial safety posed by the possibility vapour cloud explosions. The work describes the physical nature of such explosions and a prediction of their mechanical effects. These effects occur as a shock wave generated by the explosions. An estimation of an overpressure of the shock wave by means of mathematical methods is analysed. Three mathematical methods used for such an estimation are described and compared: TNT equivalent method, multi-energy method and B-S-T method. The latter is named by the first letters in the surnames of authors who developed it. It was found that these three methods are simple to apply and can be used in the practice without a deep special training. In order to compare the methods, they are applied to a situation in which widely-known industrial accidents involving vapour cloud explosions occurred. The result following from the calculation is that all three methods yield similar values of the overpressure for relatively large distances from the explosion centre. When these distances are below 50 meters, the prediction produced by the methods disagree. In the latter case, the overpressure of the shockwave should be assessed by means of the methods based on computational fluid dynamics. Results obtained in the final work can be applied to assuring safety of the industrial facilities, where a leakage, vaporisation and explosion of flammable gases is possible.