基于顺序耦合的火灾环境下气瓶热及力学响应数值模拟.pdfVIP

基于顺序耦合的火灾环境下气瓶热及 力学响应数值模拟 周 国发，李红英 (南昌大学 环境与化学工程学院，江西 南昌 330031) 摘 要：火灾环境下，气瓶 内流体介质的温度和压力及气瓶壁的温度不断地升高，可能导致气瓶爆 炸。基于分区求解、边界耦合数值解法和流固耦合传热理论，采用计算流体力学软件FLUENT得到 火灾环境的温度场、热流密度分布与气瓶的温度场及其 内部介质的温度场、流场和压力场。然后根 据顺序耦合思想，利用节点差值方法将FLUENT热边界无缝转化到有限元软件ANSYS中，继而进 行热一应力分析，预测该钢质无缝气瓶爆破时间为6min左右，对气瓶火灾应急方案的制定具有理 论指导意义。 关键词：火灾环境；顺序耦合；气瓶 ；爆破 ；流固耦合 中图分类号：THI23；TQ051．3 文献标识码：A 文章编号：1001—4837(2012)09—0028—05 doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．09．006 NumericalStudiesonThermalandMechanicalResponsesofGasCylinders SubjectedtoFireEnvironmentBasedonSequenceCouplingModel ZHOU Guo—fa．LIHong—ying (InstituteofChemicalIndustrialEquipment，NanchangUniversity，Nanchang330031，China) Abstract：Thetemperatureandtheinternalpressureofgascylinderincreasecontinuouslyunderfireenvi— ronmentwhichcouldleadtoblast．Basedonnumericalmethodofzoningsolution，boundarycouplingand fluid—solidcouplingheattransfertheory，theCFD softwareFLUENT wasused toobtaintheinformation aboutthetemperaturefieldsandheatfluxdistributionsofthefireenvironmentandgascylinder，andthe temperatureandpressurefieldofitsfillingmedium．Itimplemented theseamlessconversionofthermal boundary betweenFLUENT andANSYSforthemr al——stressanalysisaccordingtosequencecouplingtheo—- ry，bymeansofnodeinterpolationmethod．Thispaperforecastedthesteelseamlessgascylinderssubjected tofireenvironmentblastedafter6 minutesaround，which supplycertaintheoreticalguidingsignificance ofrmakingfireemergencyplan． Keywords：fireenvironment；sequencecoupling；gascylinders；explosion；fluid—solidcoupling 言 娄 喜誓 藿嚣 压缩气体的用途非常广泛，在很多环境下都 的，公称工作压力为0～30MPa，公称容积为0．4 第29卷第9期 压 力 容 器 第238期 ～ 1000L的盛装永久气体、液化气体或溶解气体 流固耦合的流动传热数值仿真。 等的移动式压力容器。高压气瓶 (highpressure gascylinder)是气瓶的一种，指公称工作压力等于