Автореферат диссертации (Методы расчета динамических параметров аварийного взрыва неоднородной газовоздушной смеси)

На правах рукописиФан Туан АньМЕТОДЫ РАСЧЕТА ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВАВАРИЙНОГО ВЗРЫВА НЕОДНОРОДНОЙГАЗОВОЗДУШНОЙ СМЕСИСпециальность: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (строительство)АВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20182Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Национальный исследовательский Московскийгосударственный строительный университет»Научный руководитель:Доктор технических наук, профессорКомаров Александр АндреевичОфициальные оппоненты:Шебеко Юрий Николаевичдоктор технических наук, профессор, ФГБУВНИИПО МЧС России, сектор Пожарнойбезопасностипромышленныхобъектов,главный научный сотрудникВасюков Глеб Викторовичкандидат технических наук, доцент, ОАО«ИнститутГипростроймост»,группаспециальных разделов проекта, главныйспециалистВедущая организация:Федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегообразования«АкадемияГосударственнойпротивопожарнойслужбыМинистерстваРоссийской Федерации по делам гражданскойобороны,чрезвычайнымситуациямиликвидации последствий стихийных бедствий»Защита состоится 21 ноября 2018 года в 16.00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.138.09, созданного на базе ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д.26, Зал ученогосовета.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО«Национальный исследовательский Московский государственный строительныйуниверситет» www.mgsu.ruАвтореферат разослан « ____ » __________ 2018 годаИ.о.

ученого секретарядиссертационного советаШукуров Илхомжон Садриевич3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Одним из сценариев аварийных ситуацийна промышленных объектах является выброс в атмосферу пожаровзрывоопасныхвеществ. В результате взрывного сгорания газовоздушной смеси образуетсявзрывная волна с избыточным давлением на фронте волны, что приводит кразрушениям близлежащих зданий исооружений. В связи с этим припроектировании и строительстве зданий и сооружений на взрывоопаснойтерритории выполняют расчёт взрывоустойчивости зданий и сооружений привзрыве газовоздушных смесей.В настоящее время существующие методики расчетов дают приближённыезначения взрывных нагрузок, воздействующих на здания и сооружения. Этозатрудняетстроительствоэнергоёмкихобъектов(автозаправочные,газораспределительные станции и т.п.) в черте городской застройки, где требуютсяболее точные величины от возможных взрывных воздействий.

Аналогичнаяситуация складывается при определении безопасных расстояний от зданий сперсоналом до взрывоопасных технологических установок.Поэтому актуальность исследования заключается в том, что необходимо болеедетальное изучение вопросов, связанных с аварийными взрывами газовоздушныхсмесей на энергоёмких объектах.Степень разработанности темы исследования.Вопросамивзрывногосгораниягазовоздушныхсмесейвоткрытомпространстве и в ограниченном объёме, а также вопросами обеспечениявзрывобезопасности и взрывоустойчивости зданий и сооружений занимались какотечественные учёные (Зельдович Я.Б., Франк-Каменецкий Д.А., Абдурагимов И.М., Макеев В.И., Баратов А.Н., Корольченко А.Я.

Карпов В.П., Мольков В.В.,Вогман Л.П., Шебеко Ю.Н., Горев В.А., Мишуев А.В., Хуснутдинов Д.З. ПилюгинЛ.П. и др.), так и зарубежные (D.T. Williams, L.M. Bollinger, B. Lewis, Pasman H.I.,Rota R., Vasey M.W., Zalosh R.G. et all).Цель работы: разработка методики расчёта взрывного давления длянеоднородной смеси, которая формируется в процессе аварийной ситуации.4В соответствии с целью были сформулированы следующие задачи:1. Провести анализ существующих методик определения параметров взрывагазовоздушных смесей в атмосфере;2.

Определить основные физические процессы, происходящие при взрывномгорении неоднородной смеси;3. Разработать математическую модель, описывающую взрывные нагрузки,возникающие при горении неоднородной смеси;4. Провестиапробациюразработанноймоделипутёмсравнениясимеющимися данными других авторов и материалами экспериментов;5. Провести расчёт взрыва по разработанной модели и показать возможностиеё эффективного использования на примере потенциально опасного объекта натерритории Вьетнама.Объектисследования: взрывопожароопасные объекты, натерриториикоторых находится значительное количество горючих веществ: метан, пропан,бензин и т.д.

Это могут быть заправки, топливоперевозчики, газопроводы,электроемкие промышленные установки и т.д.Предметом исследования является дефлаграционный взрыв неоднороднойгазопаровоздушной смеси сформировавшейся в атмосфере при аварии.Личный вклад автора в решение исследуемой проблемы заключается вобобщении, систематизации и развитии теоретических составляющих исследуемыхвопросов, а также разработке и апробации методики, определяющей процессформированиявзрывныхнагрузок.Соискателемсамостоятельнополучены,интерпретированы и апробированы результаты исследования.

Из совместныхпубликаций в диссертацию включен лишь тот материал, который непосредственнопринадлежит соискателю.Научная новизна заключается в следующем:1. На основе экспериментальных данных и расчетных методов разработанаметодика оценки параметров аварийного взрыва для неоднородной смеси.2. Разработанный алгоритм позволяет более достоверно определить параметрывзрывной нагрузки применительно к энергоёмким объектам.5Теоретическая значимость результатов работы: Впервые рассмотреныособенности динамических параметров аварийных взрывов неоднородных посоставу газовоздушных смесей.Практическая значимость и реализация результатов работы: Повышаетсядостоверность прогнозирования взрывных нагрузок, которые могут реализоватьсяна энергоемких объектах.Методология и методы исследования.

В процессе выполнения работыиспользованы методы математического моделирования, методы физическогомоделирования, анализировались результаты экспериментов, и было проведеносравнение результатов расчёта по разработанной методике с результатами расчётадругих авторов и с данными экспериментальных исследований.На защиту выносятся следующие основные положения:1.

Анализаварийныхситуаций,связанныхсвзрывнымгорениемгазопаровоздушных смесей.2. Анализ нормативных и методологических документов описывающихвзрывные нагрузки, возникающие при аварийных ситуациях.3. Физическая модель, описывающая формирование взрывных нагрузок,возникающих при взрывном горении неоднородных газовоздушных смесей.4.

Математическоеописаниефизического процесса,возникающегопривзрывном горении неоднородных смесей.5. Апробация разработанной методологии на данных других авторов.6. Примеры применения разработанного метода применительно к реальномувзрывоопасному объекту Вьетнама.Степень достоверности результатов исследования подтверждается тем, чторезультаты расчётов, выполненные по разработанной методике, соответствуютрезультатам расчетов, выполненных по другим методикам, подтверждаютсярезультатами экспериментальных исследований и соответствуют последствиямреальных аварийных взрывов.Публикации.Основноесодержаниедиссертацииотраженов12опубликованных научных работах, из которых 2 работы опубликованы в журналах,6включенных Перечень в рецензируемых научных изданий, в которых должны бытьопубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученойстепени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Переченьрецензируемых научных изданий), и 3 работы опубликовано в журналах,индексируемых в международных реферативных базах Scopus, Web of Science,Chemical Abstracts и других, а также в тезисах докладов на международных научнопрактических конференциях.Апробация результатов.

Основные результаты работы были доложены на:XVIII Международная межвузовская научно-практическая конференция студентов,магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство – Формированиесредыжизнедеятельности»(г.Москва:ФГБОУВПО“МГСУ”,2015);Международная научная конференция «Интеграция, партнёрство и инновации встроительной науке и образовании» г. Москва: НИУ МГСУ, 2016); IVВсероссийской научно-практической конференции с международным участием«Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайныхситуаций» (г. Воронеж, Воронежский институт ГПС МЧС России, 2016); XIXМеждународнаямежвузовскаянаучно-практическаяконференциястудентов,магистрантов, аспирантов и молодых учёных «Строительство – Формированиесреды жизнедеятельности» (г.

Москва: НИУ МГСУ, 2016); XX Международнаямежвузовскаяаспирантовнаучно-практическаяимолодыхучёныхконференция«Строительствостудентов,–магистрантов,Формированиесредыжизнедеятельности» (г. Москва: НИУ МГСУ, 2017); XXVI R-S-P Seminar 2017"Theoretical Foundation of Civil Engineering" (Warsaw, Poland) ; XXI Международнаянаучная конференция «Строительство – формирование среды жизнедеятельности»(г.

Москва: НИУ МГСУ, 2018).Структура, объём работы и её основные разделы. Диссертация состоит извведения, четырёх глав, заключения, списка литературы и приложения. Содержаниеработы изложено на 112 страницах машинописного текста, включает в себя 10таблиц, 64 рисунка, список литературы из 115 наименований, 1 приложение.7ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, определены объект,предмет, цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна иположения, выносимые на защиту, указаны практическая значимость, сведения овнедрении и апробации результатов работы.В первой главе «Анализ существующих методов определения параметроваварийных взрывов» проанализированы существующие методы определенияпараметров аварийных взрывов. На основе анализа недостатков существующихметодов определены критерии разрабатываемой методики расчёта динамическихпараметров аварийных взрывов.