محاسبه توزيع فشار انفجار پيرامون اجسام سيلندري شكل با بهره‌گيري از شبيه‌ سازي عددي انفجار

Determination of blast pressure distribution around cylindrical shape based on numerical simulation of explosion

انفجار يكي از مخاطرات جدي در صنايع پتروشيمي و سكوهاي استخراج نفت و گاز محسوب مي‌گردد. مخازن تحت‌ فشار در تأسيسات فوق به دليل اينكه در اثر انفجار مي‌توانند خسارات بسيار زيادي را به ديگر بخش‌ها وارد كنند، بسيار بااهميت مي‌باشند. در طراحي‌هاي صنعتي بار انفجار خارجي به‌صورت يك بار يكنواخت به يك وجه از مخازن تحت‌فشار اعمال مي‌گردد. در اين مطالعه تلاش مي‌شود توزيع واقع بينانه تري مطابق با آنچه در آزمايشات به‌دست‌آمده، ارائه گردد. اين مطالعه شامل بررسي صحت استفاده از قابليت اولرين در نرم‌افزار اجزاي محدود آباكوس جهت انجام تحليل‌هاي كوپل نشده اولرين-لاگرانژين مي‌باشد. نتايج به‌دست‌آمده در اين تحقيق نشان مي‌دهد كه استفاده از محيط اولري در نرم‌ افزار اجزا محدود آباكوس در نقاطي كه اثر آشفتگي زياد نيست، تطبيق بسيار خوبي با نتايج آزمايشگاهي دارد اما در نقاطي كه اثر آشفتگي و تشكيل گردابه ها افزايش مي‌يابد، خطا در مدل عددي نيز افزايش پيدا مي‌كند. همچنين نتايج به‌دست‌آمده از تحقيق نشان مي‌دهد، روشي كه به‌صورت معمول جهت اعمال بار انفجار به اجسام سيلندري شكل استفاده مي‌شود، اختلاف زيادي با نتايج به‌دست‌آمده از شبيه‌سازي‌هاي عددي و نتايج آزمايشگاهي دارد. به همين منظور بر اساس نتايج مطالعات عددي روابطي براي محاسبه توزيع فشار براي قطرهاي مختلف از اجسام سيلندري شكل در حالت قائم و افقي ارائه مي‌گردد كه مي‌تواند در تحقيقات آتي و يا طراحي‌هاي صنعتي مورد استفاده قرار گيرد.

Explosion is considered as the most hazardously event in petrochemical facilities and offshore structures. In these facilities, pressure vessels are very important because their explosion may result in damage to other modules. In practical design, external blast load is applied to one side of pressure vessels as uniform load.In this paper we try to propose more realistic distribution to conform experimental results. This paper includes validation of Eulerian domain capability in finite element program ABAQUS to carryout uncoupled Eulerian Lagrangian analysis .The results show good agreement between Eulerian capability and experimental results in locations that do not have high turbulence effect, but in points where turbulence effects and vortexes are increased, error in numerical model is larger. Also, this paper shows that the method which is usually used to apply blast loads to cylindrical materials has a great error in comparison with numerical simulation and experimental results. Thus, in this paper is presented a blast load distribution which can be used in future research and industrial designs for vertical shape or horizontal shape of cylindrical materials with a variety of different diameters.