(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210926813.8 (22)申请日 2022.08.03 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 杜洋　周凡　张进　刘元琦　 张照腾　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 贾玉霞 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方 法 (57)摘要 本发明公开一种氢气管道化学爆炸冲击波 强度预测方法， 该方法首先忽略管道结构存在， 对氢气管道内部的圆柱形混合气体和外部的环 境空气建模， 对 管道内混合气体在开敞空间的爆 炸进行仿真； 根据仿真结果提取目标位置的峰值 超压与冲量； 计算管道无量纲爆炸压力和目标位 置的无量纲距离； 根据管道无量纲爆炸压力和目 标的无量纲距离， 选择合适的缩放系数， 对目标 处冲击波峰值超压与冲量进行比例缩放， 得到管 道化学爆炸后目标处沿破口喷射方向形成的冲 击波的峰值超压和冲量。 本发明的方法仅需构建 混合气体爆炸计算流体力学模型， 无需构建复杂 的流‑固‑断裂耦合数值仿真模型， 对工程人员更 加友好， 实施更为 容易， 缩短预测周期。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115221814 A 2022.10.21 CN 115221814 A 1.一种氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特 征在于， 该 方法包括如下步骤： 步骤一： 忽略管道结构存在， 采用计算流体力学软件对氢气管道内部的圆柱形混合气 体和外部的环境空气建模， 并对忽略管道存在造成的流体域空缺采用环境空气填补； 在混 合气体区域设置合 适点火能， 对管道内混合气体在开敞空间的爆炸进行仿真； 步骤二： 根据仿真结果提取目标位置的峰值超压P ′peak与冲量I′； 所述峰值超压为超压 的最大值； 所述冲量 为超压与时间的积分； 步骤三： 计算管道 无量纲爆炸压力Pn和目标位置的无量纲距离Ln； 所述管道无量纲爆炸 压力Pn为混合气体爆炸在管道内壁面位置产生的超压的最大值P除以管道极限爆炸承载压 力Pu， 即Pn＝P/Pu； 所述无量纲距离Ln为目标位置距离破口中心的实际距离L除以管道中径 D， 即Ln＝L/D； 步骤四： 根据管道无量纲爆炸压力Pn和目标的无量纲距离Ln， 选择合适的缩放系数K1、 K2， 对目标处冲击波峰值超压与冲量进行比例缩放， 得到管道化学爆炸后目标处沿破口喷 射方向形成的冲击波的峰值超压和冲量： Ppeak＝P′peak×K1 I＝I′ ×K2 2.根据权利要求1所述的氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特征在于， 缩放系 数K1的取值由下表直接获得， 或者， 当下表中不存在对 应的无量纲距离 Ln或无量纲爆炸压力 Pn时， 则根据与Ln或Pn相邻的下表中的数据点线性差值获得： 3.根据权利要求2所述的氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特征在于， 缩放系 数K2的取值由下表直接获得， 或者， 当下表中不存在对 应的无量纲距离 Ln或无量纲爆炸压力 Pn时， 则根据与Ln或Pn相邻的下表中的数据点线性差值获得：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221814 A 24.根据权利要求1所述的氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特征在于， Pu由圆 柱壳结构 爆破压力计算公式或结构弹 塑性有限元分析获得。 5.根据权利要求1所述的氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特征在于， 所述计 算流体力学 软件为LS‑DYNA、 FLUENT、 FLACS中的任意 一种。 6.根据权利要求2或3所述的氢气管道化学爆炸冲击波强度预测方法， 其特征在于， 当 表中不存在对应的无量纲距离Ln或无量纲爆炸压力Pn时， 则根据与Ln或Pn相邻的下表中的 数据点线性差值获得缩放系数 K1或K2的差值方式具体为： 设与Pn相邻的两个 数据点为P1和P2， 则先计算P1对应的Ln线性差值得到的K1’和K2’， 然后 计算P2对应的Ln线性差值得到的K1”和K2”， 然后再用K1’、 K1”线性差值出K1， 用K2’和K2”线性 差值出K2。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221814 A 3