Numerical simulation and verification experiment of complex pipeline's elastic-plastic dynamic response under gaseous detonation wave will be carried out to research the pipeline thin-walled's elastic-plastic dynamic response under internally contained gaseous detonation wave. We analyzed the characteristics of gaseous detonation wave pressure loading, investigated the stress strain characteristics and laws of phenomenological when the pipeline in elastic deformation, large deformation and failure, and determined the dynamic load amplification factor in the pipeline design. Gaseous detonation wave with the solid structure of coupled equations were established, We have established a gaseous detonation wave and the solid structure of coupled equations. We applied self dimensional gas detonation parallel computing program and commercial software ANSYS, and to write the interface program, self programming with ANSYS in dynamic load, deformation, displacement, and other aspects of data exchange. We have solved the three-dimensional gaseous detonation wave real-time load and the fluid mesh topology when the pipeline appears large deformation or damage. The research results can be generalized to the gas transmission pipeline design, verification, and gas pipeline accident emergency rescue plan develop, which escort for the safe production.
可燃气体输送管道可能会意外发生爆炸爆轰现象,所产生的强脉冲压力导致管道发生变形甚至破裂,可能会带来严重的经济损失和人员伤亡。项目针对爆轰波加载作用下管道薄壁对内载气相爆轰波的弹塑性动力学响应问题,开展复杂管道对气相爆轰波弹塑性动力学响应的数值模拟和相关验证实验,分析气相爆轰波压力加载特征,探讨管道在弹性变形、大变形及破坏情况下的应力、应变特征和唯象规律,确定管道设计中的动载放大因子。应用自编三维气相爆轰并行计算程序和商业软件ANSYS,建立气相爆轰波与固体结构耦合方程,并编写接口程序,实现自编程序与ANSYS在动载、变形位移量等方面的数据交换。解决三维气相爆轰波实时加载及大变形、破坏情况下流体网格的拓扑等问题。研究成果可推广到燃气输送管道设计、校核及事故应急救援预案制定等工作中去,为安全生产保驾护航。
本项目研究严格按照研究计划较为系统的完成了预期研究内容,并取得了相关研究成果。在爆轰实验装置上对不同浓度、不同点火能量、不同障碍物状态下的CH4预混气体开展了燃爆实验,测试管道末端开口和末端闭口工况下甲烷预混气体燃爆过程及管道薄壁的冲击应变,获得了各工况下火焰传播速度、爆炸冲击波压力、管道薄壁冲击应变时程关系。依据所得数据对CH4预混气体爆轰机理及冲击荷载下管道薄壁的应变规律进行了分析。研究了点火能量与爆炸峰值压力、管道薄壁冲击响应的关系。开展了不同浓度、不同点火能量下的C3H8预混气体开展了燃爆实验,测试管道末端开口和末端闭口工况下甲烷预混气体燃爆过程及管道薄壁的冲击应变,并对丙烷预混气体爆炸机理及爆炸冲击荷载下管道薄壁的动力学响应进行了研究。建立了简化的47_Mech基元反应模型,应用ANSYS对直管、弯管、分叉管及管道内设置障碍物下甲烷预混气体爆炸过程开展了数值模拟研究,数值模拟结果与实验结果吻合较好。对爆轰波加载下管道薄壁的弹塑性响应开展了数值模拟,解决了爆轰波的加载等问题。研究成果可为燃气输送管道设计、校核及事故应急救援预案制定提供理论支撑,为安全生产保驾护航。
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数据更新时间:2023-05-31
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