一种长管拖车失效后果工程评估方法技术

本发明专利技术提供了一种长管拖车失效后果工程评估方法，包括：步骤1、对氢气，天然气的泄漏扩散过程进行仿真计算；步骤2、高斯模型修正；步骤3、基于修正高斯模型仿真计算，提取气体泄漏后果域面积；步骤4、对气体泄漏后果域面积进行非线性拟合，建立氢气，天然气长管拖车失效泄漏扩散危险域模型。步骤5、建立长管拖车道路运输氢气，天然气失效后果工程评估方法。本发明专利技术方法为氢气、天然气长管拖车突发性失效事故后果评估和应急抢险提供了技术支撑。同时，本发明专利技术基于修正的高斯模型，提高了计算精度，该方法具有较高的可靠性。法具有较高的可靠性。法具有较高的可靠性。

An engineering assessment method for failure consequence of long tube Trailer

【技术实现步骤摘要】
一种长管拖车失效后果工程评估方法


[0001]本专利技术属于移动承压设备动态风险评估领域，尤其涉及一种长管拖车失效后果工程评估方法。

技术介绍

[0002]伴随社会经济日益发展，能源短缺和环境污染矛盾日益突出，氢气、天然气作为新型高效、清洁能源受到越发广泛的关注，一次能源消费占比快速增长，直接促进了氢气和天然气道路运输行业蓬勃发展。然而随着长管拖车的普及应用，在道路运输过程中由于设备失效致使氢气、天然气泄漏扩散的事故日渐增加，造成巨大安全风险和严重财产损失。因此，针对道路运输危险气体失效泄漏事故发生后，及时有效计算气体浓度分布规律，划定危险区域范围、组织人员疏散、失效后果评价等，对突发性泄漏扩散事故应急与救援具有重大意义。
[0003]现阶段，高斯模型仍是最成熟且应用最广泛的气体扩散模型，但其模拟计算精度较差；对于不同介质，存在参数固化现象，因此，如何提高高斯模型的计算精度是现在急需解决的问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种高斯模型的改进方法，解决高斯模型在模拟气体泄漏扩散计算精度差的问题，并基于改进的高斯模型建立长管拖车运输氢气、天然气过程中发生泄漏的失效后果工程评估方法。具体步骤如下：包括以下步骤
[0005]步骤1、对氢气，天然气的泄漏扩散过程进行仿真计算，得到氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据；
[0006]步骤2、根据氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据，提取高斯模型修正参量，得到氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式；
[0007]步骤3、基于氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式，对氢气、天然气长管拖车在三种典型场景下的泄漏扩散进行数值计算，提取气体泄漏后果域面积；
[0008]步骤4、形成氢气、天然气长管拖车失效泄漏扩散危险域模型；
[0009]步骤5、运用打分法，根据工程实际情况，提取地区等级、人口密度，财产分布，交通状况因素作为失效后果评分项，并进行等级划分和定性赋值，结合步骤4得到的危险域模型，建立长管拖车道路运输氢气、天然气失效后果工程评估方法。
[0010]步骤1包括：
[0011]步骤1.1、构建长管拖车在道路储运氢气、天然气过程中失效泄漏流域物理模型；
[0012]步骤1.2、对氢气、天然气扩散流域进行网格划分；
[0013]步骤1.3、设定边界条件：质量流量入口，速度入口边界、压力出口边；
[0014]步骤1.4、分别在风速2m/s、4m/s、6m/s、8m/s四种工况下对氢气、天然气在平坦开阔地区泄漏扩散展开仿真模拟，得到氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据。
[0015]步骤2包括：
[0016]步骤2.1、修正参量风速关系表征；
[0017]步骤2.2、修正参量距离关系表征；
[0018]步骤2.3、得到氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式。
[0019]步骤2.1中，所述修正参量风速关系表征如下式：
[0020]氢气：C1＝0.84+0.08u，
[0021]天然气：C2＝0.84+0.08u。
[0022]式中：C1，C2分别表示氢气浓度和天然气浓度，u表示环境风速。
[0023]步骤2.2中，所述修正参量距离关系表征如下式：
[0024]氢气：
[0025]天然气：
[0026]式中：x表示气体泄露距离
[0027]步骤2.3中，所述氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式分别如下式：
[0028]氢气：
[0029][0030][0031]天然气：
[0032][0033][0034]式中：C1(x,y,z)，C2(x,y,z)分别表示氢气在位置(x,y,z)的浓度、天然气在位置(x,y,z)的浓度；Q
c
表示介质泄漏速率；σ
y
,σ
z
分别气体扩散在y,z方向的扩散标准差；表示环境平均风速m/s；H表示泄漏源高度。
[0035]步骤3中，所述三种典型场景为平坦开阔地区，村落地区和城市地区，并基于氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式，对氢气、天然气长管拖车在三种典型场景下的泄漏扩散进行数值计算，提取气体泄漏危险域面积。
[0036]步骤4包括：
[0037]步骤4.1、构建气体泄漏扩散危险域模型；
[0038]步骤4.2、建立泄漏后果域计算模型。步骤3的后果域面积是通过有限元计算出来的，这里要将其化成一个公式，这样以后就都不用再进行一遍有限元计算了。
[0039]步骤4.1中，氢气、天然气长管拖车失效泄漏扩散危险域模型如下式：
[0040]A
c
＝P1A1+P2A2+
…
+P
i
A
i
[0041]式中：A
c
表示危险域面积；A
i
表示第i个单一后果域面积，i取值为正整数；P
i
表示第i个特定后果概率，所述单一后果域是根据事件树和介质属性将氢气、天然气长管拖车危险域划分为窒息域、燃烧域和爆炸域；
[0042]步骤4.2包括：泄漏后果域计算模型如下式：
[0043][0044]式中：A表示后果域面积；x表示环境风速；y表示泄漏口径；z0,A
01
,B
01
,B
02
,B
03
,A1,A2,A3,B1,B2表示模型函数系数，上述系数通过长管拖车在平坦开阔地区、村落散布地区、城市地区三种典型场景泄漏扩散数值计算结果，提取不同工况后果域面积A汇总，并对其关于环境风速x，泄漏口径y进行多项式拟合得到的。
[0045]步骤5包括：
[0046]步骤5.1、选取失效后果评分项：提取地区等级、人口密度、财产分布、交通状况为泄漏后果评分项，并运用打分法进行定性赋值；
[0047]步骤5.2、根据不同外界因子对泄漏事件后果影响程度不同，针对失效后果评分项进行权重系数赋值；
[0048]步骤5.3、将氢气、天然气长管拖车失效泄漏扩散危险域模型、失效后果评分项和权重系数相结合，得到氢气和天然气长管拖车失效泄漏后果计算方程，如下式所示：
[0049]C＝A
c
dP
d
+A
c
mP
m
+A
c
eP
e
+A
c
tP
t
[0050]式中：C表示危险气体移动储运设备失效后果；A
c
表示危险域面积；d表示地区等级数值；m表示人口密度数值；e表示财产分布数值；t表示交通状况数值；P
d
，P
m
，P
e
，P
t
均为后果评估系数权重；
[0051]将事故后果严重程度从轻到重划分五个等级，按照失效泄漏后果结果赋予相应的后果等级。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长管拖车失效后果工程评估方法，其特征在于，包括以下步骤：包括以下步骤步骤1、对氢气，天然气的泄漏扩散过程进行仿真计算，得到氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据；步骤2、根据氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据，得到氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式；步骤3、基于氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式，对氢气、天然气长管拖车在三种典型场景下的泄漏扩散进行数值计算，提取气体泄漏后果域面积；步骤4、形成氢气、天然气长管拖车失效泄漏扩散危险域模型；步骤5、运用打分法，结合步骤4得到的危险域模型，建立长管拖车道路运输氢气、天然气失效后果工程评估方法。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：步骤1.1、构建长管拖车在道路储运氢气、天然气过程中失效泄漏流域物理模型；步骤1.2、对氢气、天然气扩散流域进行网格划分；步骤1.3、设定边界条件：质量流量入口，速度入口边界、压力出口边；步骤1.4、分别在风速2m/s、4m/s、6m/s、8m/s四种工况下对氢气、天然气在平坦开阔地区泄漏扩散展开仿真模拟，得到氢气、天然气泄漏扩散浓度场数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2.1、修正参量风速关系表征；步骤2.2、修正参量距离关系表征；步骤2.3、得到氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2.1中，所述修正参量风速关系表征如下式：氢气：C1＝0.84+0.08u，天然气：C2＝0.84+0.08u，式中：C1，C2分别表示氢气浓度和天然气浓度，u表示环境风速。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2.2中，所述修正参量距离关系表征如下式：氢气：天然气：式中：x表示气体泄露距离。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2.3中，所述氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式分别如下式：氢气：
天然气：式中：C1(x,y,z)，C2(x,y,z)分别表示氢气在位置(x,y,z)的浓度、天然气在位置(x,y,z)的浓度；Q
c
表示介质泄漏速率；σ
y
,σ
z
分别气体扩散在y,z方向的扩散标准差；表示环境平均风速m/s；H表示泄漏源高度。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3中，所述三种典型场景为平坦开阔地区，村落地区和城市地区，并基于氢气、天然气泄漏扩散高斯模型修正公式，对氢气、天然气长管拖车在三种典型场景...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建平，时中猛，焦振涛，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：