19．3．1简述
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。
从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。
1)爆炸的特征
一般说来，爆炸现象具有以下特征：
(1)爆炸过程进行得很快；
(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；
(3)发出或大或小的响声；
(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
遇水爆炸等。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：
(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；
(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；
(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；
(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。
爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。
从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。
1)爆炸的特征
一般说来，爆炸现象具有以下特征：
(1)爆炸过程进行得很快；
(2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波；
(3)发出或大或小的响声；
(4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。
一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。
2)爆炸类型
按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
遇水爆炸等。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：
(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸；
(2)受限空间内可燃混合气体的爆炸；
(3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸；
(4)不稳定的固体或液体爆炸。
总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。19．3．2物理爆炸的能量
物理爆炸，如压力容器破裂时，气体膨胀所释放的能量(即爆破能量)不仅与气体压力和容器的容积有关，而且与介质在容器内的物性相态相关。因为有的介质以气态存在，如空气、氧气、氢气等；有的以液态存在，如液氨、液氯等液化气体、高温饱和水等。容积与压力相同而相态不同的介质，在容器破裂时产生的爆破能量也不同，而且爆炸过程也不完全相同，其能量计算公式也不同。
1)压缩气体与水蒸气容器爆破能量
当压力容器中介质为压缩气体，即以气态形式存在而发生物理爆炸时，其释放的爆破能量为：
从表中可看出，空气、氮、氧、氢及一氧化氮、一氧化碳等气体的绝热指数均为1．4或近似1．4，若用k=1．4代入式(28-42)中，
压缩气体爆破能量C g是压力P的函数，各种常用压力下的气体爆破能量系数列于表28-6中。
若将k=l代入式(28—42)，可得干饱和蒸气容器爆破能量为：
用上式计算有较大的误差，因为它没有考虑蒸气干度的变化和其他的一些影响，但它可以不用查明蒸气热力性质而直接进行计算，因此可供危险性评价参考。
对于常用压力下的干饱和蒸气容器的爆破能量可按下式计算：
2)介质全部为液体时的爆破能量
通常将液体加压时所做的功作为常温液体压力容器爆炸时释放的能量，计算公式如下：
3)液化气体与高温饱和水的爆破能量
液化气体和高温饱和水一般在容器内以气液两态存在，当容器破裂发生爆炸时，除了气体的急剧膨胀做功外，还有过热液体激烈的蒸发过程。在大多数情况下，这类容器内的饱和液体占有容器介质质量的绝大部分，它的爆破能量比饱和气体大得多，一般计算时考虑气体膨胀做的功。过热状态下液体在容器破裂时释放出的爆破能量可按下式计算：
19．3．3爆炸冲击波及其伤害、破坏作用
压力容器爆炸时，爆破能量在向外释放时以冲击波能量、碎片能量和容器残余变形能量3种形式表现出来。后二者所消耗的能量只占总爆破能量的3％～15％，也就是说大部分能量是产生空气冲击波。
1)爆炸冲击波
冲击波是由压缩波叠加形成的，是波阵面以突进形式在介质中传播的压缩波。容器破裂时，器内的高压气体大量冲出，使它周围的空气受到冲击波而发生扰动，使其状态(压力、密度、温度等)发生突跃变化，其传播速度大于扰动介质的声速，这种扰动在空气中的传播就成为冲击波。在离爆破中心一定距离的地方，空气压力会随时间发生迅速而悬殊的变化。开始时，压力突然升高，产生一个很大的正压力，
接着又迅速衰减，在很短时间内正压降至负压。如此反复循环数次，压力渐次衰减下去。开始时产生的最大正压力即是冲击波波阵面上的超压△p。多数情况下，冲击波的伤害、破坏作用是由超压引起的。超压△p可以达到数个甚至数十个大气压。
冲击波伤害、破坏作用准则有：超压准则、冲量准则、超压一冲量准则等。为了便于操作，下面仅介绍超压准则。超压准则认为，只要冲击波超压达到一定值，便会对目标造成一定的伤害或破坏。超压波对人体的伤害和对建筑物的破坏作用见表28—9和表28一10。
2)冲击波的超压
冲击波波阵面上的超压与产生冲击波的能量有关，同时也与距离爆炸中心的远近有关。冲击波的超压与爆炸中心距离的关系为：
衰减系数在空气中随着超压的大小而变化，在爆炸中心附近为2．5～3；当超压在数个大气压以内时，n=2；小于1个大气压n=1．5。
实验数据表明，不同数量的同类炸药发生爆炸时，如果R与R0比与q与q0之比的三次方根相等，则所产生的冲击波超压相同，用公式表示如下：
利用式(28—52)就可以根据某些已知药量的试验所测得的超压来确定任意药量爆炸时在各种相应距离下的超压。
表28一11是1000kgTNT炸药在空气中爆炸时所产生的冲击波超压。
综上所述，计算压力容器爆破时对目标的伤害、破坏作用，可按下列程序进行。
(1)首先根据容器内所装介质的特性，分别选用式(28—43)至式(28—49)计算出其爆破能量E。
(2)将爆破能量q换算成TNT当量q TN T。因为1kgTNT爆炸所放出的爆破能量为4230～4836kJ／kg，一般取平均爆破能量为4500kJ ／kg，故其关系为：
(3)按式(28—51)求出爆炸的模拟比a，即：
(4)求出在1000kgTNT爆炸试验中的相当距离R0，即R0=R／a。
(5)根据Ro值在表28一11中找出距离为R0处的超压△p0(中间值用插人法)，此即所求距离为尺处的超压。
(6)根据超压△p值，从表28—9、表28—10中找出对人员和建筑物的伤害、破坏作用。
3)蒸气云爆炸的冲击波伤害、破坏半径
爆炸性气体以液态储存，如果瞬间泄漏后遇到延迟点火或气态储存时泄漏到空气中，遇到火源，则可能发生蒸气云爆炸。导致蒸气云形成的力来自容器内含有的能量或可燃物含有的内能，或两者兼而有之。“能”的主要形式是压缩能、化学能或热能。一般说来，只有压缩能和热量才能单独导致形成蒸气云。
根据荷兰应用科研院TNO(1979)建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径：
蒸汽爆炸现象国际研究综述 宫厚军1,2，熊万玉2，闫晓2，黄彦平2 （1.清华大学核能与新能源技术研究院先进反应堆工程与安全教育部重点实验室，北京，100084 2.中核集团核反应堆热工水力技术重点实验室，成都，610041） 摘要：蒸汽爆炸是严重事故条件下安全分析的关注点，蒸汽爆炸的巨大威力可能威胁反应堆压力容器、安全壳的完整性以及安全壳内部与安全相关设备的可用性。在过去的20多年内，研究人员专注于蒸汽爆炸程序的开发与验证，以及在全尺寸真实事故条件下的应用。程序开发和验证所需的数据由大多由JRC-Ispra 的FARO和KROTOS实验、KAERI的TROI实验、德国FZK的PREMIX实验以及JAERI的MJB系列实验提供。本文是已经完成的蒸汽爆炸研究工作的综述，包括研究内容、研究结论以及遗留问题。 关键词：蒸汽爆炸，反应堆，严重事故 1 引言 轻水反应堆在严重事故条件下，含有燃料的堆内熔融物可能会与冷却剂直接接触发生燃料-冷却剂反应（fuel-coolant interaction, FCI）。当大量熔融物与冷却水接触后，熔融物在极端时间内将自身储存的部分热量传递给冷却水，冷却水在熔融物表面剧烈沸腾，当热量传递的时间尺度远小于系统的压力释放时间尺度时，压力在局部骤增，热能转换为机械能，巨大的动能冲击周围构件。 根据熔融物的迁移过程，熔融物落入压力容器下封头引起的蒸汽爆炸称为堆内蒸汽爆炸，熔融物落入堆腔引起的蒸汽爆炸称为堆外蒸汽爆炸。堆内蒸汽爆炸产生的巨大能量可能会破坏压力容器的完整性，早期的研究认为爆炸的冲击严重威胁上封头紧固螺栓，更为严重的情况是上封头如一枚高速运动的弹头击穿安全壳，第三道安全屏障遭到破坏，放射性物质向环境释放，这种情形下的安全壳失效称为α-mode失效。德国FZK最早进行了BERDA实验[1-2]以研究α-mode失效的假设是否成立，如图1所示，实验装置与反应堆原型比例为1:10，部分构件材料与原型完全相同，部分构件材料为替代金属以模拟高温条件下的原型构件材料属性。 BERDA实验证实：之前上封头及紧固螺栓可接受冲击能量的估计过于保守，从而堆内蒸汽爆炸引起的上封头脱离而导致安全壳失效的假设是不成立的。因此在1995年NRC召开的第二次SERG （Steam Explosion Review Group）会议上关闭了安全壳α-mode失效的研究，研究重点转为堆内蒸汽爆炸对压力容器下封头早期失效和堆外蒸汽爆炸危害的研究。 图1 BERDA实验示意图 国际上关于蒸汽爆炸的研究主要分为两个部分，首先开展机理性实验，研究蒸汽爆炸机理和热能转化为冲击动能的比例（也称能量转化系数），然后应用实验获取的机理认识和数据进行程序开发，并最终将程序应用到全尺寸反应堆的安全分析。 2 实验研究 为了获得蒸汽爆炸的机理性认识，国际上开展了FARO、KROTOS、TROI、PREMIX、ALPHA 等著名实验项目。 2.1 FARO/KROTOS项目 FARO/KROTOS项目是由JRC-Ispra发起的国际合作项目[3]，图2为FARO与KROTOS试验装置。FARO实验目的是模拟反应堆发生严重事故时，真实条件下大质量熔融物与水的接触反应，实验材料与堆芯熔融物基本相同，UO2、ZrO2、Zr、SS按一定比例配比，虽然质量比实际堆芯熔融物质量小两个数量级，但是比其他类似实验仍高出一个量级。FARO的水池深度达到2m，系统压力最高10MPa，实验获取数据包括注射熔融物在水中的破裂分布形式、能量释放曲线、碎片形状、水池底部热负荷以及金属锆氧化等重要信息，能够反应出熔
19．3．1简述 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 1)爆炸的特征 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。 2)爆炸类型 按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属 遇水爆炸等。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。 从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型：
(1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； (2)受限空间内可燃混合气体的爆炸； (3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸； (4)不稳定的固体或液体爆炸。 总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 1)爆炸的特征 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。 2)爆炸类型 按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属
爆炸评价模型及伤害半径计算 爆炸评价模型及伤害半径计算 1、蒸气云爆炸（VCE）模型分析计算 （1）蒸气云爆炸（VCE ）模型 当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。用TNT当量法来预测其爆炸严重度。其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT当量来表示蒸气云爆炸的威力。其公式如下： B AW W NT = ------- -------- QTNT 式中WN——蒸气云的TNT当量，kg; B——地面爆炸系数，取B =1.8 ； A ――蒸气云的TNT当量系数，取值范围为0.02%?14.9%; W f -------- 蒸气云中燃料的总质量：kg; Q f ――燃料的燃烧热，kJ/kg ; Q TNT――TNT的爆热，QTNT=412?4690kJ/kg。
（2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE分析计算 由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。 若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE,设其贮量为70%寸，则为2.81吨，则其TNT当量计算为： 取地面爆炸系数：B =1.8 ; 蒸气云爆炸TNT当量系数，A=4% 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81 X 1000=2810 （kg）; 水煤气的爆热，以CO30%"43%+ （氢为1427700kJ/kg, 一氧化碳为10193
kJ/kg ）：取Q=616970kJ/kg ；TNT的爆热，取Q NT=4500kJ/kg。将以上数据代入公式，得 1.8X 0.04X 2810X 616970 V T N T = 4詔739(呦 死亡半径R=13.6(W TN/1000) 0.37 = 13.6 X 27.74 0.37 =13.6 X 3.42=46.5(m) 重伤半径R,由下列方程式求解: △P s/P。 式中： △p s――引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa P 0 --------- 环境压力（101300Pa； E ——爆炸总能量（J） , E=W N T X Q NT。将以上数据代入方程式，解得： △F2=0.4344 Z 2=1.07 21.07 X( 27739X 4500 X 1000/101300) =1.07 X 107=115(m) 轻伤半径R，由下列方程式求解： 广△ P3=0.137Z3-3+0.119 Z「+0.269 Z 3-1 -0.019 △ R=0.137Z2-3+0.119 Z 2 = F2/(E/P 0) 1/3 2 -2+0.269 Z 2 -1-0.019 Z 3=F3/(E/P 0) 1/3
爆炸评价模型及伤害半径计算 1、蒸气云爆炸（VCE ）模型分析计算 （1）蒸气云爆炸（VCE ）模型 当爆炸性气体储存在贮槽内，一旦泄漏，遇到延迟点火则可能发生蒸气云爆炸，如果遇不到火源，则将扩散并消失掉。用TNT 当量法来预测其爆炸严重度。其原理是这样的：假定一定百分比的蒸气云参与了爆炸，对形成冲击波有实际贡献，并以TNT 当量来表示蒸气云爆炸的威力。其公式如下： W TNT = 式中W TNT ——蒸气云的TNT 当量，kg ； β——地面爆炸系数，取β=1.8； A ——蒸气云的TNT 当量系数，取值范围为0.02%～14.9%； W f ——蒸气云中燃料的总质量：kg ； Q f ——燃料的燃烧热，kJ/kg ； Q TNT ——TNT 的爆热，QTNT=4120～4690kJ/kg 。 （2）水煤气储罐蒸气云爆炸（VCE ）分析计算 由于合成氨生产装置使用的原料水煤气为一氧化碳与氢气混合物，具有低闪点、低沸点、爆炸极限较宽、点火能量低等特点，一旦泄漏，极具蒸气云爆炸概率。 若水煤气储罐因泄漏遇明火发生蒸气云爆炸（VCE ），设其贮量为70%时，则为2.81吨，则其TNT 当量计算为： 取地面爆炸系数：β=1.8； 蒸气云爆炸TNT 当量系数，A=4%； 蒸气云爆炸燃烧时燃烧掉的总质量， Wf=2.81×1000=2810（kg ）； 水煤气的爆热，以CO 30%、H 2 43%计（氢为1427700kJ/kg,一氧化碳为10193
kJ/kg）：取Q f =616970kJ/kg； TNT的爆热，取Q TNT =4500kJ/kg。 将以上数据代入公式，得 W TNT 死亡半径R1=13.6(W TNT/1000) =13.6×27.740.37 =13.6×3.42=46.5(m) 重伤半径R 2 ，由下列方程式求解： △P2=0.137Z2-3+0.119 Z2-2+0.269 Z2-1-0.019 Z2=R2/(E/P0)1/3 △P2=△P S/P0 式中： △P S ——引起人员重伤冲击波峰值，取44000Pa； P ——环境压力（101300Pa）； E——爆炸总能量（J），E=W TNT ×Q TNT 。 将以上数据代入方程式，解得： △P2=0.4344 Z2=1.07 R2=1.07×（27739×4500×1000/101300）1/3 =1.07×107=115(m) 轻伤半径R 3 ，由下列方程式求解： △P3=0.137Z3-3+0.119 Z3-2+0.269 Z3-1-0.019 Z3=R3/(E/P0)1/3
附件9 事故后果模拟分析 该项目在生产运行过程中，危险性较大的事故是天然气泄漏爆炸。因此本次分析运用事故后果模拟分析，对天然气管道发生泄漏后造成火灾爆炸可能造成的危害程度进行模拟分析。 天然气一旦泄漏，与空气形成爆炸混合气，遇到延迟点火源，则可能发生蒸气云爆炸。其爆炸冲击波伤害、破坏半径模拟分析如下： 根据荷兰应用科研究[TN0（1979）]建议，可按下式预测蒸气云爆炸的冲击波的损害半径： R= Cs (NE)1/3 式中：R——损害半径，m； E——爆炸能量kJ，可按下式取E=V?Hc； V——参与反应可然气体体积，m3； Hc——可燃气体的高燃烧值，kJ/m3； N——效率因子，其值与燃烧浓度持续展开造成损耗的比例和燃料燃烧所得机械能的数量有关，一般取N=10％； Cs——经验常数，取决于损害等级，其取值见表1。 表1 损害等级表 假设天然气管道泄漏量为1m3，查表得天然气的高燃烧热值36220kJ/m3，则所泄漏天然气爆炸能量：
E=36220×1.0=36220kJ 1）当C S为0.03时 R1=0.03×(0.1×36220×103)1/3=4.6m 2）当C S为0.06时 R2=0.06×(0.1×36220×103)1/3=9.21m 3）当C S为0.15时 R3=0.15×(0.1×36220×103)1/3=23.04m 4）当C S为0.4时 R1=0.4×(0.1×36220×103)1/3=61.43m 从以上计算可知，当管道内天然气泄漏后，形成爆炸性的蒸气云，若发生爆炸时： 在爆炸半径4.6m处，有1％的人死亡于肺部伤害，50％以上的人耳膜破裂，50％以上的人被碎片击伤，可重创建筑物的加工设备； 在爆炸半径9.21m处，1％的人耳膜破坏；1％被碎片击伤，建筑物外表遭受可修复性破坏； 在爆炸半径23.04处，人被碎玻璃击伤，建筑物玻璃破碎； 在爆炸半径61.43m处，10％的玻璃破碎，无人员伤害。 以上计算式可知爆炸能量与泄漏的天然气量成正比，爆炸冲击波伤害、破坏半径又与爆炸能量的立方成正比关系。所以泄漏量越小，发生的蒸气云爆炸的冲击波伤害破坏的半径越小。泄漏量越大，发生的蒸气云爆炸的冲击波伤害破坏半径就越大。
“爆炸力学的进展与前沿”——香山科学会议综述 爆炸力学是研究爆炸的发生和发展规律以及爆炸的力学效应的利用和防护的学科。中国在爆炸力学的建立和发展过程中，发挥了奠基性的作用，同时为我国国防建设和国民经济发展做出了卓越的贡献。 在重大需求和科学探索好奇心的双重驱动下，爆炸力学的内涵不断丰富，从传统的以化学爆炸、核爆炸和穿破甲为主要研究对象，逐步拓展到对电爆炸、粒子束爆炸（也称辐射爆炸）、高速碰撞等能量突然释放或急剧转化的过程进行研究。自然界的雷电、地震、火山爆发、陨石碰撞、星体爆发等现象也可以采用爆炸力学方法来解释。与此同时，爆炸力学的应用领域除了经典的武器效应与防护工程外，在先进材料加工技术、灾害预测与控制、基础设施建设，乃至宇宙探索等方面都扮演着重要的角色。 为深化和发展爆炸力学的理论和研究方法，拓展爆炸力学的应用领域，促进我国爆炸力学的发展战略和行动指南的制定，保持我国爆炸力学学科在国际上的竞争能力，第460次香山科学会议以“爆炸力学的进展与前沿”为主题，于2013年5月10—11日在北京香山饭店召开。郑哲敏研究员、白以龙研究员、孙承纬研究员、周丰峻研究员、杨秀敏高级工程师为此次会议的执行主席。来自国家自然科学基金委员会、中科院力学所、中科院物理所、中科院国家天文台、中国工程物理研究院一所、四所、九所、总参工程兵三所、四所、西北核技术研究所、兵器204所、北京理工大学、清华大学、中国科技大学、大连理工大学、解放军理工大学、宁波大学等单位多学科、跨领域的专家学者共40余人，出席了此次会议。 会议邀请白以龙研究员作了题为“使我困惑的几个与爆炸力学相关的科学问题”的主题评述报告，探讨了爆炸力学领域的几个重要的基本问题，即：材料在高应变率下出现的“热硬化”是表观现象，反映了材料应变率效应的声机制、热机制在高应变率下的转换；失效波(failure wave)与现有应力波的特征不合，可能不是应力波，而只是失效区扩展的前阵面；爆轰中常见的C-J条件，可以推广到介质损伤、破坏等物理过程的描述等；地震是一类“力学爆炸”，虽然包含连续分叉和损伤局部化等复杂因素和过程，但可能有确定的力学前兆。 主题评述报告开阔了与会人员的思路，引起了对爆炸力学基本理论完备性、研究方法发展方向的思考与争鸣。会议围绕“爆炸力学方法及学科交叉”、“爆炸力学的理论、实验与数值模拟技术进展”、“爆炸力学的应用与发展”、“材料/结构的动态力学行为研究进展”等中心议题，邀请了24个学术报告。会议系统展示了我国爆炸力学领域的主要进展，显示出爆炸力学学科强劲的生命力，提出了爆炸力学存在的理论和方法上的重大难题及生长点，倡导了爆炸力学与其它学科的交叉与融合。同时，会议还研讨了制约我国爆炸力学发展的体制和机制问题，以及应对的策略。
爆炸冲击波性脑损伤的研究进展 李创忠*综述王运杰审校 (中国医科大学附属一院神经外科，辽宁沈阳) 摘要：爆炸冲击波性脑损伤是近年来国外战争中战斗人员遭受的一种较为严重而又多发的创伤。特别是近年来在不断发生的恐怖袭击中，越来越多的平民遭受着这种外伤的痛苦。一些机构对这种疾病的发生机制及治疗方法的研究已取得一定成果，人们逐渐认识到这种损伤有别于传统划分的开放性颅脑损伤与闭合性颅脑损伤，但其确切的发病机制及有效的诊断治疗方案仍不确定。本文就国外近年来对这种疾病的研究情况、流行病学、可能的发病机制及治疗方法等进行综述。关键词：爆炸冲击波颅脑损伤 爆炸冲击波性脑损伤是近年来国外战争中战斗人员遭受的一种较为严重而又多发的创伤。特别是近年来在不断发生的恐怖袭击中，越来越多的平民遭受着这种外伤的痛苦。本文就国外近年来对这种疾病的研究情况、流行病学、可能的发病机制及治疗方法等进行综述。 流行病学 美军在近年的军事行动中，爆炸冲击波性脑损伤的发生率约为40-60%，估计有32万服役人员或20%的战士遭受过爆炸冲击波性脑损伤之苦（1）。2/3的后送伤员及88%的需要到二级医疗机构进行治疗的伤员是冲击性损伤伤员（2）。在频发的自制炸弹及汽车炸弹的恐怖袭击中，爆炸冲击波性脑损伤的发生率也很高。但这些数据来自于一些片面的、有限的个人资料，综合的、科学的、严谨的流行病学研究还没有实施（1）。尤其是爆炸冲击波性脑损伤和创伤后应激障碍之间的关系还没有完全弄明白。为了尽力去阐述这类损伤的流行病学特点，美军已建立了包括颅脑损伤联合治疗档案室、国防和退伍军人脑损伤研究中心、以及在Hugh and Carolyn Shelton军事神经损伤基金会支持下建立的综合资料库（1）。这些资料库的建立将有助于爆炸冲击波性脑损伤的流行病学的研究。 爆炸冲击波的产生及作用机制 爆炸冲击波是由爆炸装置爆炸产生的瞬间压力波通过水或空气介导向周围传导而产生的。炸药爆炸时，其能量能快速的释放出来，导致空间位相的改变而引起空气的快速膨胀而产生冲击波。并依次将机械力、热量以及电子辐射能传递到周围的媒介。这种快速的、化学反应驱动的过程称为“爆炸”。爆炸的一个关键点是在媒介中产生的比普通波速还要快的、迅速的压力波的传递。在旷野中，爆炸产生的压力波在最初的快速增长后，随着周围压力的反弹会缓慢衰减并且形成负压期，此后上升到其基础水平。在爆炸波经过的任何物体都会遭受冲击而使其变形。快速的打击以及相关压力的变化程度被认为是脑外伤的原因。这种影响在颅内的不同部位是不同的（1）。 在狭窄地域或封闭的环境中，爆炸压力波被周围物体反射回来，形成一个复杂的波形区。在这种情况下，在评价伤情时，由于爆炸波的复杂性，爆炸产生的波形和峰值以及每个反射回来的波都需要综合分析。爆炸冲击波性脑损伤的原因仅依赖于压力的峰值而不是冲击波的假说或许是没有根据的。这个最初的假设基于Bowen和Richmond的关于压力峰值和损伤程度之间关系的绵羊模型（1）。有人认为高压导致含气脏器（如肺和肠）的损伤最常见。可是，对伊拉克和阿富汗战争中伤员的临床分析显示爆炸性肺损伤并不常见。有报道有急性呼吸窘迫综合症
爆炸模型 19．3．1简述 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 1)爆炸的特征 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。 2)爆炸类型 按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质的化学性质不发生变化，发生变化的仅是介质的状态参数。例如锅炉、压力容器和各种气体或液化气体钢瓶的超压爆炸以及高温液体金属 遇水爆炸等。化学爆炸就是物质由一种化学结构迅速转变为另一种化学结构，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。如可燃气体、蒸气或粉尘与空气混合形成爆炸性混合物的爆炸。化学爆炸的特点是：爆炸发生过程中介质的化学性质发生了变化，形成爆炸的能源来自物质迅速发生化学变化时所释放的能量。化学爆炸有3个要素，即反应的放热性、反应的快速性和生成气体产物。雷电是一种自然现象，也是一种爆炸。
从工厂爆炸事故来看，有以下几种化学爆炸类型： (1)蒸气云团的可燃混合气体遇火源突然燃烧，是在无限空间中的气体爆炸； (2)受限空间内可燃混合气体的爆炸； (3)化学反应失控或工艺异常所造成压力容器爆炸； (4)不稳定的固体或液体爆炸。 总之，发生化学爆炸时会释放出大量的化学能，爆炸影响范围较大；而物理爆炸仅释放出机械能，其影响范围较小。 爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，也是大量能量在短时间内迅速释放或急剧转化成机械功的现象。它通常是借助于气体的膨胀来实现。 从物质运动的表现形式来看，爆炸就是物质剧烈运动的一种表现。物质运动急剧增速，由一种状态迅速地转变成另一种状态，并在瞬间内释放出大量的能。 1)爆炸的特征 一般说来，爆炸现象具有以下特征： (1)爆炸过程进行得很快； (2)爆炸点附近压力急剧升高，产生冲击波； (3)发出或大或小的响声； (4)周围介质发生震动或邻近物质遭受破坏。 一般将爆炸过程分为两个阶段：第一阶段是物质的能量以一定的形式(定容、绝热)转变为强压缩能；第二阶段强压缩能急剧绝热膨胀对外做功，引起作用介质变形、移动和破坏。 2)爆炸类型 按爆炸性质可分为物理爆炸和化学爆炸。物理爆炸就是物质状态参数(温度、压力、体积)迅速发生变化，在瞬间放出大量能量并对外做功的现象。其特点是在爆炸现象发生过程中，造成爆炸发生的介质
目录 燃烧与爆炸理论及分析 (2) 1. 引言 (2) 2. 可燃物的种类及热特性 (2) 2.1 可燃物的种类 (2) 2.2可燃物的热特性 (3) 3. 燃烧理论 (6) 3.1 燃烧的条件 (6) 3.2 着火形式 (6) 3.3 着火理论 (7) 3.4灭火分析 (14) 4. 爆炸理论 (18) 4.1 爆炸种类及影响 (18) 4.2 化学爆炸的条件 (21) 4.3 防控技术 (23) 5. 结论 (24) 1
燃烧与爆炸理论及分析 摘要：本文主要叙述了当前主要的燃烧及爆炸理论。首先介绍了燃烧条件、着火形式以及具体的燃烧理论，然后对四种燃烧理论分别进行了灭火分析。然后阐述了爆炸的种类、爆炸条件过程及防控技术。最后对本文的内容作了总结，并且通过分析提出自己的观点。 关键词：燃烧理论；爆炸理论；防控技术。 1. 引言 火灾是一种特殊形式的燃烧现象。爆炸（化学）是一种快速的燃烧，为了科学合理地预防控制火灾及爆炸（化学），应当对燃烧的基本理论有一定的了解。燃烧是可燃物与氧化剂之间发生的剧烈的化学反应，要使它们发生化学反应需要提供一定的外加能量，反应的结果则会放出大量的热能。燃烧前后的物质与能量变化可以要据物质与能量守恒定律确定。 2. 可燃物的种类及热特性 2.1 可燃物的种类 可燃物是多种多样的。按照形态，可分为气态、液态和固态可燃物，氢气(H2)、一氧化碳(CO)等为常见的可燃气体，汽油、酒精等为常见的可燃液体，煤、高分子聚合物等为常见的可燃固体。可燃物之所以能够燃烧是因为它包含有一定的可燃元素。主要是碳(C)、氢(H)、硫(S)、磷(P)等。碳是大多数可燃物的主要可燃成分，它的多少基本上决定了可燃物发热量的大小。碳的发热量为 3.35×107J/kg，氢的发热量为1.42×108J/kg，是碳的4 倍多。了解可燃元素及由其构成的各类可燃化合物的燃烧特性可定量计算燃烧过程中的物质转换和能量转换。有些元素发生燃烧后可以生成完全燃烧产物，也可生成不完全燃烧产物，不完全 2
高中物理模型——爆炸反冲模型 ［模型概述］ “爆炸反冲”模型是动量守恒的典型应用，其变迁形式也多种多样，如炮发炮弹中的化学能转化为机械能；弹簧两端将物块弹射将弹性势能转化为机械能；核衰变时将核能转化为动能等。 ［模型讲解］ 例. 如图所示海岸炮将炮弹水平射出，炮身质量（不含炮弹）为M ，每颗炮弹质量为m ，当炮身固定时，炮弹水平射程为s ，那么当炮身不固定时，发射同样的炮弹，水平射程将是多少？ 解析：两次发射转化为动能的化学能E 是相同的。第一次化学能全部转化为炮弹的动能；第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能，而炮弹和炮身水平动量守恒，由动能和动量的关系式m p E k 22 =知，在动量大小相同的情况下，物体的动能和质量成反比，炮弹的动能E m M M mv E E mv E +====2222112121，，由于平抛的射高相等，两次射程的比等于抛出时初速度之比，即：m M M v v s s +==122，所以m M M s s 2+=。 思考：有一辆炮车总质量为M ，静止在水平光滑地面上，当把质量为m 的炮弹沿着与水平面成θ角发射出去，炮弹对地速度为0v ，求炮车后退的速度。 提示：系统在水平面上不受外力，故水平方向动量守恒，炮弹对地的水平速度大小为θcos 0v ，设炮车后退方向为正方向，则m M mv v mv v m M -==--θθcos 0cos )(00， 评点：有时应用整体动量守恒，有时只应用某部分物体动量守恒，有时分过程多次应用动量守恒，有时抓住初、末状态动量即可，要善于选择系统，善于选择过程来研究。 ［模型要点］ 内力远大于外力，故系统动量守恒21p p =，有其他形式的能单向转化为动能。所以“爆炸”时，机械能增加，增加的机械能由化学能（其他形式的能）转化而来。 ［误区点拨］ 忽视动量守恒定律的系统性、忽视动量守恒定律的相对性、同时性。 ［模型演练］ （2005年物理高考科研测试）在光滑地面上，有一辆装有平射炮的炮车，平射炮固定在炮车上，已知炮车及炮身的质量为M ，炮弹的质量为m ；发射炮弹时，炸药提供给炮身和炮弹的总机械能E 0是不变的。若要使刚发射后炮弹的动能等于E 0，即炸药提供的能量全部变为炮弹的动能，则在发射前炮车应怎样运动？
5.4.1 蒸气云爆炸模型分析 蒸气云爆炸能产生多种破坏效应，如冲击波超压、热辐射、碎片作用等，但最危险、破坏力最强的是冲击波的破坏效应。常见的冲击波伤害－破坏准则有：超压准则、冲量准则、压力－冲量准则等。本次评价采用超压准则。 蒸气云爆炸的超压使用TNT 当量法进行计算。蒸气云爆炸的TNT 当量可用下式估算： TNT f f TNT Q Q W W α8.1= 式中：1.8：地面爆炸系数； α:蒸气云的TNT 当量系数，0.04； W f :液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量， kg ； Q f ：燃料的燃烧热，kJ/kg ； Q TNT ：TNT 的爆热，4520kJ/kg ； W TNT ：蒸气云的TNT 当量，kg ； 根据项目单位提供的资料，液化石油气成份为50％的丙烷、50%的丁烷。查物质系数和特性表可知，丙烷燃烧热Hc/(103Btu.lb -1)为19.9，丁烷燃烧热Hc/(103Btu.lb -1)为19.4，则： 液化石油气的燃烧热Q f =19.9×103×0.5+19.4×103×0.5＝19.7×103（Btu/lb ）＝19.7×103×1.055÷0.454=45779（kJ/kg ） 液化石油气密度取0.51t/m 3，充装系数取0.9，设泄露的液化石油
气形成的蒸汽云中参与爆炸的总体积百分数为30%，假设这个Ⅱ级供应站6m 3的液化石油气全部泄露（实际是不可能全部泄露的）。则： 6m 3的液化石油气全部发生泄漏时，液化石油气形成的蒸汽云中参与爆炸的燃料的质量W f =6×0.51×103×0.9×30%=826（kg ） W TNT =1.8×0.04×826×45779/4520=602.3（kg ） ①死亡区 该区内的人员如缺少防护，则被认为将无例外地蒙受严重伤害或死亡，其内径为零，外径记为R 0，表示外圆周处人员因冲击波作用导致肺出血而死亡的概率为50％，它与爆炸量间的关系由下式确定： 37.00)1000/(6.13TNT W R 式中：W TNT 为爆源的TNT 当量，kg 。 代入W TNT =602.3（kg ，TNT ） 得死亡半径R 0=11.3m 可以认为该圆周内没有死亡的人数正好等于圆周外死亡的人数，即死亡区内的人员将全部死亡，而死亡区外的人员将无一死亡。这一假设在破坏效应随距离急剧衰减的情况下是近似成立的。 ②重伤区 该区内的人员如缺少防护，则绝大多数将遭受严重伤害，极少数人可能死亡或受伤。其内径就是死亡半径R 0，外径记为R 1，代表该处人员因冲击波作用耳膜破裂的概率为50％，它要求冲击波峰值超压为44000Pa 。冲击波超压△Ps 可按下式计算： △Ps=0.137Z-3+0.119Z-2-0.019
爆炸模型的研究进展 爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程。在此过程中，体系内的物质以极快的速度把其内部所含有的能量释放出来，转变成机械功、光和热等能量形态。所以一旦失控，发生爆炸事故，就会产生巨大的破坏作用，爆炸发生破坏作用的根本原因是构成爆炸的体系内存有高压气体或在爆炸瞬间生成的高温高压气体或蒸汽的骤然膨胀。爆炸体系和它周围的介质之间发生急剧的压力突变是爆炸的最重要特征，这种压力突跃变化也是产生爆炸破坏作用的直接原因。 按照爆炸的性质不同，爆炸可分为物理性爆炸、化学性爆炸和核爆炸，下面列举了几种常见的爆炸模型。 1蒸气云爆炸后果预测模型 蒸气云爆炸后果的预测模型主要有树枝模型、物理模型和关系模型,其中关系模型比较方便应用从而得以广泛使用。关系模型主要有TNT当量模型、多能法、Baker - Strehlow模型等。 1. 1 TNT当量模型 蒸气云爆炸的能量用TNT当量描述,即将参与爆炸的可燃气体释 放的能量折合为能释放相同能量的TNT炸药的量,这样就可以利用有 关TNT 爆炸效应的实验数据预测蒸气云爆炸效应。对于蒸气云,TNT 当量模型的计算通常有以下几个步骤: (1) 确定蒸气云中可燃气体的质量。比如,可以通过爆炸上、下
限的等浓度线来确定可燃蒸气云的边界。 (2) 将可燃气体的质量与气体单位质量的燃烧热相乘,可得到蒸气云爆炸总的燃烧热。 (3) 总的燃烧热乘以一个当量系数得到实际的燃烧热,然后将这个实际的燃烧热除以TNT的燃烧热,就得到了TNT当量: 式中,W TNT为可燃气体的TNT当量,kg; W f为蒸气云中可燃气体的质量,kg; a 为可燃气云的当量系数(一般取值为0. 01～0. 1 ,统计平均值为0. 04); Q f为可燃气体的燃烧热,MJ/ kg; Q TNT为TNT的爆炸热,一般取值为4.52 MJ / kg。 对于超压引起的伤害半径的计算可根据下式进行: 式中, R 为伤害半径,m; Z 为比例距离,m/kg1/3；W TNT为可燃气体的TNT 当量,kg。对于任意给定的超压, 都有一个比例距离Z 与其相对应。 1. 2 多能法 荷兰应用科学研究院在大量实验研究和数值研究的基础上,提出了多能法。它的基本思想是:只有在存在约束的条件下,蒸气云爆炸才能产生强的爆炸波,而其他地方的蒸气云只是单纯的燃烧,不会对爆炸波的产生作出显著贡献。多能法中将爆源强度分为10个等级,爆源强度的大小与蒸气云所处空间的受限程度有关。
作者简介：王飞明，男，桂林电子科技大学硕士生，主要研究方向为网络信息安全技术. 胡元闯，男，桂林电子科技大学硕士生，主要研究方向为计算机网络及应用. 模型检测中状态爆炸及其优化策略研究 王飞明1 胡元闯 董荣胜 (桂林电子科技大学 计算机系 广西 桂林 541004) 1E-mail: wfm116@https://www.doczj.com/doc/157175058.html, 摘要：模型检测是针对有限状态系统行为的逻辑性质的一种自动验证技术，简洁明了和自动化程度高，在生产实践中得到了广泛的应用，其主要缺陷是状态爆炸问题。阐述了模型检测的基本思想和相关理论，给出一些处理状态爆炸问题的优化技术，并与其它验证方法进行了比较，最后简单对模型检测新进展的研究热点和现状进行了分析和介绍。 关键词：模型检测；状态爆炸；形式验证；时态逻辑 Research on Sate Explosion and Optimization Strategies in Mode Checking Wang Fei Ming Hu Yuan Chuang Dong Rong Sheng (Dept. of Computer Science, Guilin 541004, Guangxi ) 1E-mail: wfm116@https://www.doczj.com/doc/157175058.html, Abstract ：Model checking is an automated verification technology to the limited status system with the logic nature. Because of its pithiness and high automation, it has been widely used in production practice. However, the state explosion problem is its main disadvantage. This paper presented the basic ideas and some theories about mode checking and gave some optimization technology to deal with the state explosion. Also, it was compared with other authentication methods, and finally, it simply introduced and analyzed the new progress and the research status about mode checking. Keywords ：mode checking, sate explosion, formal verification, temporal logic 引言 随着计算机软硬件系统功能日渐强大，系统也越来越趋复杂，同时也越来越脆弱，一个微不足道的错误，都有可能引发灾难性的后果[1]。具有交互、实时、并发、分布等特征的系统，其行为有一定的不确定性，这也就造成传统的测试手段如跟踪调试、用例覆盖等技术难以达到理想的测试效果。为了从根本上保证软件系统的可靠安全, 包括图灵奖得主A.Pnueli 在内的许多计算机科学家都认为, 采用形式化验证(formal verification )方法验证和分析系统, 是构建可靠安全软件的一个重要途径[4]。 模型检测(mode checking )是一种被广泛应用的验证有限状态系统满足规范的形式化方法，主要针对具有逻辑性质的有限状态系统，由Clark 等人最早提出，其思想是先建立待测系统的有限状态模型，然后用算法穷尽检测模型中的状态，判断其是否满足待测属性。若不满足，根据反馈信息判断具体系统中是否确实存在违反此属性的执行路径(即反例路径)。由于模型检测器在算法支持下可以自动执行，并能在系统不满足性质时提供反例路径，因此备受工业界关注。 模型检测的思想基于穷尽搜索，这也就造成了其最大缺点是不能解决推理问题，极易发生状态爆炸(sate explosion )，这已经成为影响模型检测应用的重要瓶颈[1]。本文阐述了模型检测的基本思想和相关理论，给出一些处理状态爆炸问题的优化技术，并与其它验证方法进行了比较，最后简单对模型检测新进展的研究热点和现状进行了分析和介绍。1 模型检测和状态爆炸 模型检测是一种关于系统性质验证的算法方法，它通过状态空间搜索的方法来检测一个给定的计算模型是否满足某个时序逻辑公式表示的特定的性质。对于有穷状态系统，该问题是可判定的，即用计算机程序可以在有限时间内自动确定。模型检测技术的优点是自动化程度高，不需要使用者掌握大量的逻辑知识。当所设计的系统不满足某个性质时，模型检测工具可以返回一个反例，通过对反例的解读可以得到性质不成立的原因，为系统的修正提供重要线索。 模型检测基于对系统状态空间的穷举搜索, 其状态的数目往往随并发分量的增加呈指数增长。因此当一个系统的并发分量较多时, 直接对其状态空间进行搜索在实际上是不可行的，这就是所谓的状态爆炸问题。由于软件涉及无穷数据域上的运算，所以状态爆炸问题十分突出，已成为模型检测应用于软件系统的一个具有挑战性的难题[1]。 模型检测按模型及属性的描述方式不同，将其分为两类：自动机模型检测和时态逻辑模型检测。前者将系统p 和属性f 表示成自动机A P 和A f ，检测各自接受的语言是否存在关系
管道内可燃气体爆炸研究进展 梁春利* 李 芳 (大连理工大学化工学院) 摘 要 主要对管道内可燃气体爆炸近二十年来的实验和数值模拟研究的进展情况进行了评述,以便从整体上了解这一方向目前的研究程度、研究热点和研究方法。并对管道内可燃气体爆炸研究的发展前景提出了展望。 关键词 气体爆炸 火焰传播 障碍物 火焰速度 数值模拟 管道 现代工矿业火灾大都起因于可燃气体的爆炸,而发生在管道及其类似结构内的爆炸占据相当大的比例。对此类爆炸的研究,不仅可以为预防和控制火灾提供实用、可靠的依据,还可以探索管道内可燃气体爆炸过程中的功能转换问题,为可燃气体爆炸的应用开辟道路。 爆炸对工业装备和房屋建筑等产生的结构性破坏主要是可燃气体燃烧产生的压力波所致,因而对于可燃气体火焰阵面的加速传播的研究具有重要意义。本文从实验和数值模拟两个方面对近二十年来的研究进展情况进行评述。 1 实验研究 19世纪20年代,就有人开始了管道内可燃气体爆炸的实验研究。Chapma n开创了有障碍物管道中的火焰传播研究工作。其结果表明,当火焰穿过管道中周期排列的圆环片时,由于这种节流障碍物对速度的扰动,火焰不断加速,甲烷/空气预混火焰速度可超过400 m/s,而在光管中其相应的速度只有6m/s。而后, Evans等[1]在实验中发现,当火焰穿过金属丝网时,也发生火焰加速现象。20世纪70年代末至90年代初,研究管道中的火焰加速现象出现一个高潮,人们在不同形状的管道中研究障碍物对火焰加速的影响。其中M o en等[2]指出,即使是较小的障碍物也会由于障碍物的扰动而引起火焰加速,导致管内压力急剧上升,管内超压是无障碍物时的8.8倍。此后管道内火焰加速现象引起了广泛的关注。 近些年来,研究者在前人工作的基础之上,对于管道内的可燃气体爆炸进行了大量深入的研究,实验涉及障碍物对火焰传播加速的影响、爆燃转爆轰过程和火焰倒置等方面内容。 1.1 障碍物对火焰传播加速的影响 K.-H.Oh等[3]在密闭方管中进行一系列的实验。实验方案如下:在阻塞率为0、44.4%和66.7%的情况下,对浓度为4%、4.5%、5%和6%的L PG(液化石油气)进行组合实验。实验结果表明,最后的爆炸压力及其上升速率不受内置障碍物阻塞率的影响,只与混合气体的浓度有关。然而,密闭管道内可燃气体的爆炸情况与实际生产管道内的情况相差很大,主要是由于实际工程中的爆炸通常是在气体流动、管道敞开的情况下发生的,因而密闭管道内的实验研究相对少些。 周凯元等[4]对直管道内无障碍物的情况进行了研究。对于相等的点火距离,密闭端点火比开口端点火的火焰速度大7倍,其中点火距离指火焰加速段的长度。对于同样的气体和同样的点火距离情况,得出的结论是:较小管径的管道中火焰的传播速度也较小。研究者还对管道中设置加速环的情况进行了实验研究。实验结果表明:管道内障碍物对火焰加速度的影响主要取决于加速环个数,而环间距的影响居次要地位。在同样的点火条件下,当管内有障碍物(加速环)时,与没有障碍物时相比,火焰速度增加了67%～177%,并且指出点火能量的影响仅限于火焰传播的初期。以上实验是在激波管中进行的,管道内壁光滑,其结果比较理想。 *梁春利,男,1973年10月生,硕士研究生。大连市,116012。 38管道内可燃气体爆炸研究进展
从物质的危险有害因素识别和分析中可以看出，氧、氩、氮和二氧化碳虽然化学性质稳定，属于不燃气体，但是其在储罐中为液体，在气瓶中氧、氩、氮为压缩气体，二氧化碳为液体。因超压有可能产生物理爆炸，因而具有一定的危险性。对氧气储罐发生爆炸事故进行模拟分析。 假设储罐区30m3液氧储罐瞬间发生物理爆炸，对其造成的破 坏程度进行理论计算 1、首先计算爆破能量 容积为30m3，工作压力为0.8MPa的液氧储罐发生物理爆炸意外事故，其压缩气体爆破能量值为： E g=2.5pV[1-(0.1013/p)0.2857] ×103 令：C g=2.5p [1-(0.1013/p)0.2857] ×103 则：E g=Cg×V=1.1×103×30=33×103（KJ）。 式中：E g—为气体爆破能量，单位KJ。 C g—为压缩气体爆破能量系数，单位KJ/m3。 V—是液氧储罐的容积。 2、将爆破能量计算成TNT当量： 将爆破能量换算成TNT当量q。因为1kg TNT爆炸所放出的爆破能量为4230-4836 kJ，一般取平均爆破能量为4520kJ，故其关系为：q= Eg/4500=33×103/4500≈7.3kg（TNT） 3、求爆炸模拟比a a=q/q0=0.1×q1/3≈0.1×1.94≈0.194 4、求出在1000kg TNT爆炸实验中的相当距离R0，R0=R/α。
附表2-1 1000kg TNT爆炸时的冲击波超压 5、根据R0的值在附表2-1中找出距离为R0处的超压P?，此即所求距离为R处的超压。 附表2-2距离为R处对应的超压 6、根据超压P?的值，找出对人员和建筑的伤害、破坏作用。计算结果如下表 附表2-3 物理爆炸时的冲击波对人和建筑物的伤害、破坏作用