Nghiên cứu về nguy cơ rò rỉ và nổ khí gas trong tòa nhà dân dụng toàn diện

1 – GIỚI THIỆU

Vấn đề nổ khí gas trong các tòa nhà dân cư luôn được quan tâm cao. Các vụ nổ xảy ra trong hỗn hợp đồng nhất đã được nghiên cứu rộng rãi, nhưng trong thực tế, hỗn hợp thường không đồng nhất do sự khác biệt về mật độ giữa methane và không khí. Để nghiên cứu tác động của vụ nổ khí gas trong các hỗn hợp không đồng nhất, các thí nghiệm rò rỉ và nổ khí đã được thực hiện trên mô hình tòa nhà dân cư thực tế. Kết quả nghiên cứu xây dựng mô hình phân bố khí trong không gian lớn, làm rõ cơ chế phân bố không đồng nhất của methane. Ngoài ra, phương pháp tái thiết phân tầng (SRM) đã được áp dụng để tái tạo hiệu quả trường nồng độ không đồng nhất trong mô phỏng FLACS. Kết quả chỉ ra rằng phân bố methane không ảnh hưởng đến đỉnh áp suất đầu tiên (DP1) nhưng ảnh hưởng lớn đến đỉnh áp suất tiếp theo (DP2), với sự khác biệt lên đến 174.3%. Phân bố nồng độ ban đầu cũng tác động đến áp suất bên ngoài.

2 – MÔ TẢ HỆ THỐNG

– Thử nghiệm rò rỉ khí: Sử dụng bình methane áp suất cao và hệ thống đo nồng độ hồng ngoại để nghiên cứu phân bố methane trong tòa nhà dân cư được bố trí nội thất mô phỏng thực tế.

– Thử nghiệm vụ nổ: Sử dụng các cảm biến áp suất và máy quay tốc độ cao để ghi nhận các thông số trong quá trình nổ. Các cửa sổ và cửa ra vào được mô phỏng điều kiện vỡ khi chịu áp suất.

3 – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thử nghiệm phân bố khí:

– Dùng robot di động và cảm biến cố định để đo nồng độ methane tại nhiều độ cao.

– Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố khí như độ cao, vận tốc dòng khí, và trọng lực.

Thử nghiệm vụ nổ:

– Tạo hỗn hợp khí stratified (phân tầng) với nồng độ không đồng nhất.

– Đo lường và phân tích áp suất trong và ngoài tòa nhà.

Mô phỏng số:

Áp dụng mô hình FLACS với phương pháp SRM để tái hiện trường nồng độ và quá trình nổ.

4 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Phân bố khí:

– Methane phân tầng rõ rệt ở độ cao từ 0.8 m đến 1.3 m.

– Trường nồng độ không đồng nhất ảnh hưởng lớn đến quá trình nổ.

Quá trình nổ:

– Đỉnh áp suất DP2 trong hỗn hợp không đồng nhất có thể thấp hơn 174.3% so với hỗn hợp đồng nhất.

– Mô hình số tái tạo chính xác các thông số áp suất và quá trình lan tỏa của ngọn lửa.

5 – KẾT LUẬN

– Phân bố methane không đồng nhất tạo ra ảnh hưởng lớn đến áp suất và hậu quả của vụ nổ.

– Phương pháp SRM là công cụ hiệu quả để mô phỏng các trường hợp nổ khí phức tạp trong không gian dân cư.

– Nghiên cứu mở ra hướng phát triển về mô phỏng chính xác và giảm thiểu nguy cơ nổ trong các không gian phức tạp.