氢气储罐爆炸下防护墙性能研究——仿真与TNT当量法分析

摘要整理

随着氢气消耗量的增加，氢气储存设施日益增多。氢气作为未来梦想燃料，具有显著的社会、经济和环保效益，但氢气储罐意外爆炸事故频发，造成严重的经济损失、基础设施破坏和人员伤亡。本研究采用商业软件LS-DYNA对最坏工况下氢气储罐爆炸引起的防护墙进行了动态响应分析。利用TNT当量法计算了氢气对应的TNT炸药当量。分析了钢筋混凝土防护墙和复合防护墙在不同距离TNT爆炸下的抗爆性能。钢筋混凝土防护墙的初始尺寸参照韩国气体安全规范(KGS FP217)确定，并研究了多种工况条件。采用H型钢构成复合防护墙结构。LS-DYNA中的任意拉格朗日-欧拉(ALE)仿真方法与ConWep爆炸压力计算结果吻合良好。复合防护墙结构的最大位移明显小于普通钢筋混凝土防护墙。在300 kg氢气储罐最坏工况爆炸场景下，氢气储罐与防护墙之间的最小安全距离应为3.6 m。研究结果为氢气储存设施的防护设计提供了重要参考。

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