一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速方法

本发明涉及危险化学品罐区定量风险评估，更具体的说，涉及一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速方法。

背景技术：

1、在能源化工行业，蒸气云爆炸是一种不容忽视的事故后果。这种事故在生产、储存过程中一旦发生，其影响范围之广、危害性之大，常常会对人员和设备安全构成严重威胁。因此，对蒸气云爆炸进行精确的风险评估至关重要。

2、现有定量风险评估方法对涉及蒸气云爆炸的场景风险计算，通常先采用高斯烟团模型计算不同场景下泄漏可燃气体的时间和空间分布，然后采用经验爆炸后果模型计算不同点燃时刻下可燃蒸气云爆炸产生的超压，作为进一步计算量化风险值的依据。

3、危险化学品罐区的定量风险分析和多米诺风险往往需要计算大量蒸气云爆炸事故场景，每一场景都需要计算整个罐区内各个空间点在不同时刻的蒸气云分布，从而进一步计算潜在生命损失值、各设备的多米诺升级概率和社会风险值等风险指标，计算量十分巨大。

4、目前，现有技术中关于蒸气云爆炸的相关技术，尤其是在危险化学品罐区定量风险分析和多米诺风险分析领域，尚未有一种高效的方法来解决大量蒸气云爆炸场景的计算问题。

5、面对日益增长的大型危险化学品罐区，传统的计算方法已经无法满足快速、准确的风险评估需求。因此，目前迫切需要一种计算加速方法，以高效完成大量蒸气云爆炸场景的定量风险分析及多米诺风险分析。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速方法及系统，解决现有技术中对于危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算效率不高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，在事故源的风向坐标系中划分计算网格；

4、步骤s2，根据网格划分结果，预计算高斯烟团模型部分重要参数；

5、步骤s3，建立独立场景参数数据库，用于存储独立场景参数对应的基础数据及其可燃蒸气云爆炸数据；

6、步骤s4，判断是否所有受影响储罐均完成蒸气云爆炸多米诺风险计算，如果没有，则进入步骤s5，如果全部完成，则进入步骤s6；

7、步骤s5，基于高斯烟团模型预计算参数与独立场景参数数据库，实现对受影响储罐进行蒸气云爆炸多米诺风险计算，返回步骤s4；

8、步骤s6，完成计算，返回每一受影响储罐的最大超压值作为计算结果。

9、在一些实施例中，所述步骤s5，进一步包括：

10、步骤s51，对受影响储罐进行更新；

11、步骤s52，判断事故源各可燃蒸气云延迟点燃独立场景对于同一受影响储罐的计算是否完成，如果没有完成，执行步骤s53；如果已经完成，进入步骤s58；

12、步骤s53，对可燃蒸气云延迟点独立燃场景的基础数据进行更新；

13、步骤s54，判断可燃蒸气云延迟点燃独立场景基础数据是否存在于当前独立场景参数数据库中；

14、若不存在，执行步骤s55；若存在，执行步骤s57；

15、步骤s55，使用划分区域内的网格及预计算模型参数，调用高斯烟团模型，计算独立场景的蒸气云浓度分布，并计算可燃蒸气云的爆炸数据；

16、步骤s56，使用独立场景参数数据库保存独立场景的基础数据及爆炸数据，进入步骤s58；

17、步骤s57，在独立场景参数数据库中获取当前独立场景基础数据对应的可燃蒸气云爆炸数据，进入步骤s58；

18、步骤s58，调用tnt模型，计算独立场景在受影响储罐处产生的超压，返回步骤s52；

19、步骤s59，在各可燃蒸气云延迟点燃独立场景中，取受影响储罐受到的最大超压值，作为所述受影响储罐的升级向量。

20、在一些实施例中，所述步骤s1，进一步包括：

21、步骤s11，以泄漏点为原点，以下风向为x轴正向，建立风向坐标系；

22、步骤s12，在风向坐标系中建立正交网格，且令网格矩阵限制于风向坐标系的第一、第四象限内；

23、步骤s13，将x、y方向的网格矩阵均沿x轴对称保留第一象限内的网格结果，作为网格矩阵确定为风向坐标系的1/4区域。

24、在一些实施例中，所述步骤s2的高斯烟团模型，对应的表达式如下：

25、

26、其中，c(x,y,z,t)为事故源的可燃蒸气云浓度分布结果；

27、x、y分别为风向坐标系中网格矩阵的横坐标矩阵、纵坐标矩阵；

28、z为观测点高度；

29、σx、σy、σz分别为风向坐标系x、y、z方向的扩散系数；

30、t为点燃时刻序列中的某一个时刻，tr为最大泄漏时间；

31、u为某一风向的平均风速；

32、erf为高斯误差函数；

33、χ为连续稳定点源扩散的高斯分布。

34、在一些实施例中，所述步骤s52中，判断事故源各可燃蒸气云延迟点燃独立场景对于同一受影响储罐的计算是否完成，进一步包括：

35、判断事故源各可燃蒸气云延迟点燃独立场景下，同一受影响储罐是否均完成超压值计算。

36、在一些实施例中，所述独立场景为不同液态可燃物蒸发量或可燃气体泄漏量q(t)和延迟点燃时刻t参数下的可燃蒸气云延迟点燃爆炸场景；

37、所述步骤s53，进一步包括，对液态可燃物蒸发量或可燃气体泄漏量q(t)和延迟点燃时刻t参数进行更新，完成可燃蒸气云延迟点独立燃场景的更新；

38、所述步骤s54，进一步包括，判断可燃蒸气云延迟点燃独立场景的液态可燃物蒸发量或可燃气体泄漏量q(t)、延迟点燃时刻t参数是否存在于当前独立场景参数数据库中。

39、在一些实施例中，所述步骤s55，进一步包括：

40、步骤s551，使用划分的1/4区域内的网格，以及预计算模型参数，调用高斯烟团模型，求解获得可燃蒸气云浓度分布；

41、步骤s552，根据可燃蒸气云浓度分布，计算可燃蒸气云的爆炸数据。

42、在一些实施例中，所述步骤s56，进一步包括：

43、所述爆炸数据包括等效质心和质量；

44、将独立场景的液态可燃物蒸发量或可燃气体泄漏量q(t)和延迟点燃时刻t参数以及等效质心、质量数据保存在独立场景参数数据库中。

45、在一些实施例中，所述独立场景参数数据库为二维动态数组；

46、所述独立场景的液态可燃物蒸发量或可燃气体泄漏量q(t)和延迟点燃时刻t参数以及等效质心、质量数据以一维数组形式保存在二维动态数组中。

47、为了实现上述目的，本发明提供了一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速系统，包括：

48、存储器，用于存储可由处理器执行的指令；

49、处理器，用于执行所述指令以实现如上述任一项所述的方法。

50、为了实现上述目的，本发明提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机指令，其中当计算机指令被处理器执行时，执行如上述任一项所述的方法。

51、本发明提供的一种危险化学品罐区蒸气云爆炸多米诺风险计算加速方法及系统，能够显著降低高斯烟团模型的计算频次，并优化了单次高斯烟团模型的计算时间，在保证计算精度的前提下，实现了危险化学品罐区多米诺风险评估中蒸气云爆炸场景的高效计算以及快速评估，能更准确、高效地评估危险化学品罐区的蒸气云爆炸多米诺风险，为预防和应对措施提供有力支持。