兩池火耦合作用下柴油拱頂罐熱響應(yīng)的數(shù)值模擬

陳國(guó)華，張心語(yǔ)，周志航，曾濤

（1 華南理工大學(xué)安全科學(xué)與工程研究所，廣東廣州510640；2 廣東省安全生產(chǎn)科技協(xié)同創(chuàng)新中心，廣東廣州510640）

近年來(lái)，化工產(chǎn)業(yè)逐漸呈現(xiàn)布局集中、用地集約、產(chǎn)業(yè)集聚的趨勢(shì)，園區(qū)內(nèi)儲(chǔ)罐一旦發(fā)生事故極有可能波及鄰近儲(chǔ)罐，引發(fā)多米諾效應(yīng)，導(dǎo)致災(zāi)難性后果[1]。根據(jù)Abdolhamidzadeh 等[2]對(duì)歷史多米諾效應(yīng)事故數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，池火是火災(zāi)引發(fā)多米諾效應(yīng)中最多的場(chǎng)景。根據(jù)液池?cái)?shù)量不同，池火可分為單池火和多池火。多池火（multiple pool fires，MPFs）是兩個(gè)或兩個(gè)以上的池火間距小到能發(fā)生相互影響的一種火焰行為，這種相互影響稱為耦合作用，通常由于多個(gè)池火間的空氣卷吸作用受限導(dǎo)致[3]。多池火災(zāi)由于火焰之間耦合作用，將產(chǎn)生比單池火災(zāi)更高的火焰高度[4]，造成更嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失?；@區(qū)多池火事故近年來(lái)時(shí)有發(fā)生，例如，2010 年，蘭州中石化罐區(qū)發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，11 個(gè)儲(chǔ)罐發(fā)生多池火災(zāi)，過(guò)火面積達(dá)8000m2，造成6 人死亡、6 人受傷[5]；2011 年，阿聯(lián)酋沙迦酋長(zhǎng)國(guó)境內(nèi)，柴油罐不慎點(diǎn)燃發(fā)生火災(zāi)，大火隨后將鄰近油庫(kù)中37kg柴油點(diǎn)燃，兩場(chǎng)池火災(zāi)熱輻射的耦合作用導(dǎo)致火焰高達(dá)25m，經(jīng)濟(jì)損失約20 萬(wàn)美元[3]；2013 年，印度古吉拉特邦阿梅達(dá)巴德郊外的子公司一家空調(diào)廠附近的汽油儲(chǔ)罐區(qū)發(fā)生多池火災(zāi)，約5000m3汽油燃燒，火焰高度高達(dá)50m，造成2人死亡，經(jīng)濟(jì)損失1850 萬(wàn)美元[6]。另外，GB 50160—2008（2018 年版）[7]規(guī)定了儲(chǔ)罐防火間距，若考慮多池火的耦合作用，可能需要略微調(diào)整。因此，研究多池火作用下儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)對(duì)多米諾效應(yīng)的防控和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)單池火環(huán)境下儲(chǔ)罐熱響應(yīng)規(guī)律已進(jìn)行較為廣泛和深入的研究。實(shí)驗(yàn)研究方面，國(guó)外起步較早，美國(guó)鐵路協(xié)會(huì)與聯(lián)邦鐵路局、英國(guó)健康與安全行政署、德國(guó)聯(lián)邦材料試驗(yàn)研究院、加拿大交通部與幾所高校均于20 世紀(jì)80年代開(kāi)始開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)[8]，2000 年后國(guó)內(nèi)也開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，Khalid[9]和張寶良等[10]分別以汽油儲(chǔ)罐和原油儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，探究單池火環(huán)境下鄰罐受到的熱輻射強(qiáng)度。陳福真等[11]以重油儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，考慮風(fēng)速影響，探究單池火環(huán)境下周圍空間溫度隨時(shí)間的變化規(guī)律。Reinders 等[12]以LPG 儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，基于實(shí)驗(yàn)提出儲(chǔ)罐熱平衡模型，可用來(lái)預(yù)測(cè)火災(zāi)中加壓儲(chǔ)罐的壓力和溫度。數(shù)值模擬方面，邢志祥[8]、Bi 等[13]以LPG 儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，考慮火焰溫度、安全閥、儲(chǔ)罐類型、充裝高度等影響因素，得出單池火環(huán)境下LPG 儲(chǔ)罐內(nèi)外部的溫度和壓力規(guī)律。趙金龍等[14]以原油儲(chǔ)罐為研究對(duì)象，在單池火環(huán)境下研究鄰罐的溫度場(chǎng)及失效時(shí)間。但上述研究很少將熱響應(yīng)與多池火耦合作用相結(jié)合。

Pantousa[15]首次研究多池火場(chǎng)景下儲(chǔ)罐熱屈曲響應(yīng)，考慮燃燒罐直徑、燃料、風(fēng)速、燃燒罐數(shù)量對(duì)儲(chǔ)罐熱屈曲的影響，但涉及多池火的部分僅考慮燃燒罐數(shù)量對(duì)臨界屈曲溫度和失效時(shí)間的影響，未對(duì)多池火耦合機(jī)理進(jìn)一步深入探究。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头矫?，目前僅有Wan 等[16-17]提出了兩池火長(zhǎng)方體固體火焰模型和加權(quán)多點(diǎn)源模型，但這兩個(gè)模型是建立在小尺寸實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，且未考慮炭黑對(duì)熱輻射值計(jì)算的影響，可能不適用于大型儲(chǔ)罐。因此，運(yùn)用數(shù)值模擬方法正確評(píng)估和預(yù)測(cè)儲(chǔ)罐多池火行為非常重要。本文綜合應(yīng)用FDS 和ANSYS 軟件，研究在3 個(gè)直線排布的5000m3柴油拱頂罐場(chǎng)景下，兩儲(chǔ)罐發(fā)生全表面池火的燃燒特性，得出目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度分布，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究?jī)沙鼗鹱饔孟履繕?biāo)儲(chǔ)罐的熱響應(yīng)特性。

1 柴油拱頂罐兩池火耦合作用燃燒特性數(shù)值模擬

1.1 數(shù)值模擬驗(yàn)證

根據(jù)Wan 等[16]進(jìn)行的兩池火實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，運(yùn)用FDS 軟件進(jìn)行建模，通過(guò)對(duì)比4 個(gè)熱輻射探測(cè)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)值與模擬值，驗(yàn)證熱輻射模擬的準(zhǔn)確性和網(wǎng)格敏感性，實(shí)驗(yàn)所用燃料為丙烷，設(shè)定計(jì)算域4m×2m×2.4m，環(huán)境溫度20℃，分別模擬4、10、12、16 四種網(wǎng)格分辨率，輸入?yún)?shù)見(jiàn)表1。

表1 數(shù)值模擬驗(yàn)證輸入?yún)?shù)[16,18-19]

FDS數(shù)值模擬計(jì)算中網(wǎng)格大小、分布及數(shù)量都對(duì)模擬過(guò)程和結(jié)果有很大影響。根據(jù)FDS 用戶手冊(cè)，特征火源直徑D*的計(jì)算見(jiàn)式(1)。

式中，Q為熱釋放速率；ρ∞為環(huán)境空氣密度；cp為比定壓熱容；T∞為環(huán)境空氣溫度；g為重力加速度。網(wǎng)格分辨率R=D*/dx的推薦值在4～16 之間，可達(dá)到計(jì)算精度要求，同時(shí)計(jì)算時(shí)間較為合理[20]。不同網(wǎng)格分辨率的網(wǎng)格數(shù)量和尺寸見(jiàn)表2，不同網(wǎng)格分辨率下仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比情況如圖1所示。結(jié)果表明，網(wǎng)格分辨率R為12時(shí)計(jì)算精度最高，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最接近，相對(duì)誤差均在15%以內(nèi)，充分驗(yàn)證了FDS軟件對(duì)于兩池火場(chǎng)景的適用性及模擬熱輻射強(qiáng)度的準(zhǔn)確性。

表2 不同網(wǎng)格分辨率的網(wǎng)格數(shù)量和尺寸

圖1 不同網(wǎng)格分辨率下4個(gè)熱輻射強(qiáng)度探測(cè)點(diǎn)的結(jié)果對(duì)比

1.2 FDS模型構(gòu)建

選取直徑20m、罐壁高度17.82m 的5000m3Q345鋼制拱頂儲(chǔ)罐[21]，3個(gè)儲(chǔ)罐直線排布，罐內(nèi)燃料為0號(hào)柴油，根據(jù)GB 50160—2008（2018年版）[7]，儲(chǔ)罐間距為8m，計(jì)算域138m×138m×138m，環(huán)境溫度20℃，輸入?yún)?shù)見(jiàn)表3。根據(jù)1.1 節(jié)網(wǎng)格敏感性驗(yàn)證結(jié)果，取網(wǎng)格分辨率R=12，根據(jù)式(1)計(jì)算得出網(wǎng)格尺寸為1.38m，網(wǎng)格數(shù)量共100 萬(wàn)個(gè)，模型如圖2所示。

表3 FDS模擬輸入?yún)?shù)[7,21-23]

圖2 5000m3儲(chǔ)罐FDS模型

為獲得目標(biāo)儲(chǔ)罐外壁的熱輻射強(qiáng)度分布，并考慮場(chǎng)景對(duì)稱性和運(yùn)算量，在目標(biāo)儲(chǔ)罐朝向兩個(gè)燃燒罐的半側(cè)面和半個(gè)拱頂表面設(shè)置水平放置的熱輻射強(qiáng)度氣相探測(cè)設(shè)備，面向兩個(gè)燃燒罐的側(cè)面設(shè)置10組探測(cè)器，x軸距離1m，每組探測(cè)器共10個(gè)，z軸距離1.78m；拱頂設(shè)置10組探測(cè)器，x軸、y軸距離均為1m，如圖3所示。本模擬共設(shè)置262個(gè)熱輻射探測(cè)器，通過(guò)多次試算，模擬時(shí)間設(shè)定為60s即可形成全表面火災(zāi)并達(dá)到穩(wěn)定。

1.3 熱釋放速率及火焰形態(tài)

熱釋放速率（heat release rate，HRR）是衡量燃料燃燒劇烈程度的重要指標(biāo)[14]。圖4 為兩個(gè)5000m3柴油儲(chǔ)罐發(fā)生全表面池火時(shí)的HRR-時(shí)間曲線，14s 為曲線開(kāi)始規(guī)律波動(dòng)的第一個(gè)波谷，14s以后HRR在0.44GW上下波動(dòng)，燃燒相對(duì)平穩(wěn)。

圖3 目標(biāo)儲(chǔ)罐熱輻射探測(cè)器分布

圖4 火焰熱釋放速率-時(shí)間曲線

模擬時(shí)間為40s時(shí)不顯示炭黑和顯示炭黑的結(jié)果分別如圖5(a)、(b)所示，從圖中觀察到兩燃燒罐產(chǎn)生的火焰有明顯相互靠近現(xiàn)象，并產(chǎn)生大量炭黑。當(dāng)兩池火間距較近時(shí)，火焰的空氣卷吸作用受限，導(dǎo)致池火間的壓力下降，火焰會(huì)垂直偏轉(zhuǎn)并融合在一起[4]，產(chǎn)生比單池火更高的火焰高度；另外，多池火產(chǎn)生的炭黑量取決于池火間距、池火直徑、燃料數(shù)量和類型[3]，實(shí)際柴油罐區(qū)中儲(chǔ)罐間距較近，且柴油含碳量較高，不完全燃燒產(chǎn)生的炭黑較多，炭黑的產(chǎn)生和兩池火火焰高度的增加都會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的熱輻射，導(dǎo)致周圍的儲(chǔ)罐更易失效。

圖5 FDS模擬結(jié)果（40s）

1.4 目標(biāo)儲(chǔ)罐熱輻射強(qiáng)度分布

通過(guò)1.3 節(jié)分析，火焰燃燒在14s 以后趨于穩(wěn)定，因此，取14s以后各點(diǎn)測(cè)得的熱輻射強(qiáng)度平均值作為目標(biāo)儲(chǔ)罐各點(diǎn)的熱輻射值。目標(biāo)儲(chǔ)罐側(cè)面及上表面各測(cè)點(diǎn)的熱輻射強(qiáng)度分布情況如圖6 所示，由圖可知，3個(gè)儲(chǔ)罐圓心均位于同一直線上，與燃燒罐距離最近的目標(biāo)儲(chǔ)罐側(cè)面與上表面熱輻射強(qiáng)度由中軸線向兩側(cè)逐漸降低，側(cè)面中軸線頂端熱輻射強(qiáng)度最高，達(dá)17.04W/m2。在考慮多池火的情況下，采取GB 50160—2008（2018年版）[7]規(guī)定的柴油罐防火間距，目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的最大熱輻射強(qiáng)度已超過(guò)多米諾效應(yīng)事故升級(jí)的熱輻射閾值[24]。

圖6 目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度分布

提取目標(biāo)儲(chǔ)罐側(cè)面與上表面中軸線熱輻射探測(cè)器測(cè)得結(jié)果如圖7所示，由圖可知，靠近燃燒罐的目標(biāo)儲(chǔ)罐側(cè)面頂端和上表面邊緣，熱輻射強(qiáng)度逐漸增加，在儲(chǔ)罐側(cè)面7.12m和8.9m兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)間熱輻射強(qiáng)度增加幅度較大。根據(jù)圓柱火焰輻射模型理論，目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度與視角因子F、大氣透射率τ成正相關(guān)，距離與F和τ成反相關(guān)，因此目標(biāo)儲(chǔ)罐與燃燒罐距離越近，熱輻射強(qiáng)度越大[19]。本場(chǎng)景下燃燒罐B發(fā)出的熱輻射均能到達(dá)目標(biāo)儲(chǔ)罐側(cè)面，而由于罐B的遮擋作用，燃燒罐A發(fā)出的熱輻射最大僅能到達(dá)目標(biāo)儲(chǔ)罐h2處，根據(jù)圖8所示的幾何關(guān)系可以求出本場(chǎng)景下h2的值為9.7m，在目標(biāo)儲(chǔ)罐8.12m 處，這一位置位于7.12m 和8.9m兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)之間，因此這兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)之間熱輻射強(qiáng)度增加幅度較大。

圖7 目標(biāo)儲(chǔ)罐中軸線方向距離-熱輻射強(qiáng)度曲線

圖8 兩池火熱輻射傳播幾何關(guān)系

2 柴油拱頂罐熱響應(yīng)數(shù)值模擬

本節(jié)采用ANSYS Workbench 平臺(tái)耦合場(chǎng)分析方法，將FDS得出的目標(biāo)儲(chǔ)罐各測(cè)點(diǎn)熱輻射強(qiáng)度作為條件輸入目標(biāo)儲(chǔ)罐對(duì)應(yīng)的區(qū)域，分析其溫度場(chǎng)、Mises應(yīng)力場(chǎng)、變形情況及失效時(shí)間。

2.1 ANSYS模型構(gòu)建

5000m3儲(chǔ)罐由10層厚度不同的壁板焊接而成，材料均為Q345鋼，底板厚10mm，頂板厚5mm，圈層結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)表4。本模擬采用自動(dòng)網(wǎng)格劃分與sizing結(jié)合的方法，共計(jì)節(jié)點(diǎn)49708個(gè)，單元40427個(gè)，平均網(wǎng)格單元質(zhì)量達(dá)到0.98。儲(chǔ)罐模型及網(wǎng)格劃分如圖9、圖10 所示?？紤]溫度對(duì)材料的影響，將高溫下Q345鋼的熱性能及力學(xué)性能導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，并輸入該材料在高溫下的熱膨脹系數(shù)、彈性模量和應(yīng)力-應(yīng)變曲線[25]，Q345 鋼與柴油的熱物性參數(shù)見(jiàn)表5。

將1.4 節(jié)得出的熱輻射強(qiáng)度對(duì)應(yīng)施加到目標(biāo)儲(chǔ)罐外表面相應(yīng)區(qū)域，儲(chǔ)罐底部施加固定支持載荷，完全絕熱。根據(jù)文獻(xiàn)[26]，邊界條件如下：①在儲(chǔ)罐側(cè)面及上表面，輻射發(fā)射率為0.28；②儲(chǔ)罐壁與空氣之間的對(duì)流傳熱系數(shù)取5W/(m2·K)。

表4 5000m3儲(chǔ)罐圈層結(jié)構(gòu)參數(shù)[21]

圖9 5000m3儲(chǔ)罐ANSYS模型

圖10 5000m3儲(chǔ)罐網(wǎng)格劃分

表5 儲(chǔ)罐熱物性參數(shù)[21-23]

圖11 儲(chǔ)罐熱響應(yīng)模擬場(chǎng)景

為顯示熱響應(yīng)整個(gè)過(guò)程，得出儲(chǔ)罐失效時(shí)間，設(shè)定求解時(shí)間為3600s，環(huán)境溫度為20℃。

根據(jù)圖11 所示場(chǎng)景，表6 匯總了所有模擬工況，考慮8m、12m、16m、20m 共4 種不同的距離（儲(chǔ)罐外壁間距）。

表6 熱響應(yīng)各工況模擬參數(shù)

2.2 兩池火與單池火對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐熱響應(yīng)的影響

兩池火與單池火熱輻射作用下目標(biāo)儲(chǔ)罐的溫度場(chǎng)分布如圖12 所示，由圖可知，兩池火對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐產(chǎn)生的最高溫度與輻射范圍均明顯大于單池火作用，兩池火與單池火場(chǎng)景目標(biāo)儲(chǔ)罐最高溫度分別為644℃、488℃。根據(jù)圓柱火焰輻射模型理論，火焰高度直接影響視角因子F的積分上限[19]，而兩池火火焰高度比單池火更高，因此視角因子更大，導(dǎo)致目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度更高、范圍更廣，因此兩池火產(chǎn)生的溫度梯度與范圍也更大。

圖12 兩池火與單池火作用下目標(biāo)儲(chǔ)罐溫度分布

目標(biāo)儲(chǔ)罐的Mises應(yīng)力分布及變形情況如圖13所示，由圖可知，在兩池火作用下，目標(biāo)儲(chǔ)罐在側(cè)面中軸線頂端產(chǎn)生明顯凹陷，并產(chǎn)生兩個(gè)對(duì)稱褶皺，最大Mises應(yīng)力為365MPa，單池火造成的應(yīng)力分布與變形與兩池火類似，但并不明顯，最大Mises應(yīng)力為280MPa。由于溫度分布不均勻，罐壁上部和底部產(chǎn)生彎矩，該彎矩受到頂板和底板約束，為了保持平衡，罐壁的周向與軸向應(yīng)力會(huì)在拉伸與壓縮之間變化，使罐體產(chǎn)生褶皺[27]。另外，兩池火與單池火場(chǎng)景下，目標(biāo)儲(chǔ)罐溫度最高處均位于面向燃燒罐的側(cè)面頂端，該區(qū)域罐壁比底部薄，而兩池火比單池火產(chǎn)生的最大溫度更高，因此會(huì)在此處產(chǎn)生凹陷，兩池火作用產(chǎn)生的凹陷更加明顯。

綜合考慮兩池火與單池火目標(biāo)儲(chǔ)罐應(yīng)力最大處的Mises 應(yīng)力、溫度及屈服強(qiáng)度分別如圖14 所示。由圖14可知，節(jié)點(diǎn)溫度和Mises應(yīng)力隨時(shí)間增加而增加，根據(jù)Q345 鋼高溫力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，屈服強(qiáng)度在300℃前變化較小，在300℃后明顯下降[25]，Mises 應(yīng)力與屈服強(qiáng)度曲線交點(diǎn)即為目標(biāo)儲(chǔ)罐發(fā)生失效的時(shí)間點(diǎn)，在兩池火場(chǎng)景下，儲(chǔ)罐失效時(shí)間為936s。對(duì)于單池火場(chǎng)景，目標(biāo)儲(chǔ)罐最高溫度和Mises應(yīng)力均低于兩池火場(chǎng)景，因此失效時(shí)間較長(zhǎng)，為2880s。由此可見(jiàn)，在實(shí)際罐區(qū)考慮兩池火耦合作用對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐產(chǎn)生的影響至關(guān)重要。

圖14 兩池火與單池火作用下目標(biāo)儲(chǔ)罐應(yīng)力最大點(diǎn)的Mises應(yīng)力、溫度、屈服強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系

2.3 儲(chǔ)罐間距對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐熱響應(yīng)的影響

4種儲(chǔ)罐間距下目標(biāo)儲(chǔ)罐的溫度分布如圖15所示，由圖可知，隨著儲(chǔ)罐間距的增大，最高溫度與溫度輻射范圍逐漸減小，間距增大到20m時(shí)，最高溫度降至490℃，與單池火產(chǎn)生的最高溫度較為接近。隨著儲(chǔ)罐距離增加，火焰的空氣卷吸作用逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)致兩池火間壓力上升，火焰高度下降[4]，目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度與范圍減小，因此最高溫度與溫度梯度減小。

Mises應(yīng)力及變形情況及應(yīng)力最大點(diǎn)的Mises應(yīng)力與屈服強(qiáng)度關(guān)系如圖16、圖17 所示，由圖16、17 可知，對(duì)于不同儲(chǔ)罐間距，所有目標(biāo)儲(chǔ)罐均發(fā)生了變形，變形模式與場(chǎng)景1類似，但隨著間距增加，目標(biāo)儲(chǔ)罐變形逐漸減小，Mises應(yīng)力從365MPa逐漸減小到282MPa，失效時(shí)間分別為936s、1224s、1800s、2800s，間距增加到20m 時(shí)，與單池火的失效時(shí)間較為接近，此時(shí)儲(chǔ)罐間距是標(biāo)準(zhǔn)防火間距的2.5 倍。一方面，隨著間距增加，溫度與溫升速率下降，罐壁溫差減小導(dǎo)致應(yīng)力降低；另一方面，在較小的溫度梯度下，罐壁受熱區(qū)域受頂板與底板約束降低，因此產(chǎn)生的凹陷和褶皺變形逐漸減小，從而導(dǎo)致更長(zhǎng)的失效時(shí)間。

3 結(jié)論

（1）采用GB 50160—2008（2018 版）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的防火間距，兩個(gè)相鄰的5000m3柴油拱頂罐產(chǎn)生的池火會(huì)發(fā)生耦合作用，導(dǎo)致炭黑的產(chǎn)生和火焰高度的增加，并產(chǎn)生更強(qiáng)的熱輻射，使周圍的儲(chǔ)罐更易失效。并得出兩池火耦合作用下目標(biāo)儲(chǔ)罐受到的熱輻射強(qiáng)度分布，其中側(cè)面頂端熱輻射強(qiáng)度最高，達(dá)17.04kW/m2。

圖15 不同間距下目標(biāo)儲(chǔ)罐溫度場(chǎng)分布

圖16 不同間距下目標(biāo)儲(chǔ)罐Mises應(yīng)力及變形

圖17 不同間距下目標(biāo)儲(chǔ)罐應(yīng)力最大點(diǎn)的屈服強(qiáng)度、Mises應(yīng)力與時(shí)間的關(guān)系

（2）兩池火對(duì)目標(biāo)儲(chǔ)罐產(chǎn)生的最高溫度與輻射范圍均明顯大于單池火作用，Mises 應(yīng)力更大，變形也更為嚴(yán)重，二者變形方式類似，在側(cè)面中軸線頂端產(chǎn)生明顯凹陷，并產(chǎn)生兩個(gè)對(duì)稱褶皺，兩池火和單池火作用下目標(biāo)儲(chǔ)罐的Mises 應(yīng)力分別為356MPa、280MPa，失效時(shí)間分別為936s、2880s。

（3）隨著3 個(gè)5000m3柴油拱頂罐間距的增加，目標(biāo)儲(chǔ)罐變形顯著減小，Mises應(yīng)力從365MPa減小到282MPa，失效時(shí)間從936s 增加到2800s，當(dāng)儲(chǔ)罐間距為標(biāo)準(zhǔn)防火間距的2.5 倍（20m）時(shí)，與單池火的失效時(shí)間2880s較為接近，該結(jié)果為儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)及防火間距標(biāo)準(zhǔn)制定提供理論依據(jù)。

（4）本文結(jié)合FDS與ANSYS Workbench平臺(tái)耦合場(chǎng)分析方法研究?jī)沙鼗瘃詈献饔孟?000m3柴油拱頂罐的熱響應(yīng)，在未來(lái)研究中會(huì)采用這一數(shù)值模擬方法和小尺寸實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步探究其他體積儲(chǔ)罐和其他化工罐區(qū)典型場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)罐熱響應(yīng)的影響，為優(yōu)化防火間距標(biāo)準(zhǔn)并提升區(qū)域韌性提出更加細(xì)化的建議。