蒸气云爆炸模型

1）蒸气云爆炸事故情景

设2000m3油罐汽油较大规模泄漏，泄漏量37857kg，经蒸发形成油蒸气，遇点火源发生爆炸事故的危害范围。 2）蒸气云爆炸总能量

油气爆炸总能量由下式计算： E=1.8 aWfQf

式中：1.8－地面爆炸系数；

a－可燃气体蒸气云的当量系数，取0.04； Wf－汽油泄漏量（kg）；37857kg（占油罐储量2.6%） Qf－汽油燃烧热（kJ/kg）。 经计算E= 1.1903×108 kJ 3）蒸气云爆炸当量

蒸气云TNT当量由下式计算： WTNT = aWfQf/QTNT

式中： WTNT、a、Wf、Qf计算同上； QTNT—TNT爆炸热，取QTNT=4520 kJ/kg。 经计算WTNT =1.463×104 kg 4）爆炸冲击波超压伤害范围 （1）死亡区范围

死亡区按TNT冲击波超压－冲量准则公式计算： R=13.6（WTNT/1000）0.37 =36.7m

（2）重伤和轻伤区范围

重伤和轻伤按蒸气云爆炸冲击波超压公式计算：

Ln（△PS /P0）= -0.9126-1.5058 LnZ+0.167 Ln2Z-0.032 Ln3Z

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

LPG罐区定量模拟评价

模拟事故及条件

液化石油气（LPG）一旦大量泄漏，极易与周围空气混合形成爆炸性混合物，如遇到明火引起火灾爆炸，其产生的爆炸冲击波及爆炸热火球热辐射破坏、伤害作用极大。LPG罐区发生过的事故类型主要有蒸气云爆炸（UVCE）和沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）。蒸气云爆炸（UVCE）是指可燃气体或蒸气与空气的云状混合物在开阔地上空遇到点火源引发的爆炸。UVCE发生后的危害主要是爆炸冲击波对周围人员、建筑物、储罐等设备的伤害、破坏。沸腾液体扩展蒸气云爆炸（BLEVE）是指液化气体储罐在外部火焰的烘烤下突然破裂，压力平衡破坏，液化石油气（LPG）急剧气化，并随即被火焰点燃而产生的爆炸。BLEVE发生后的危害主要是火球热辐射危害，同时爆炸产生的碎片和冲击波也有一定的危害。

恒源石化炼油厂液化气储罐区共有液化气储罐9台，总储量3000 m3，最大储罐1000m3。 蒸气云爆炸（UVCE）定量模拟评价

TNT当量法是一种对UVCE定量评价的主要方法，首先按超压-冲量准则确定人员伤亡区域及财产损失区域。冲击波超压破坏准则见表1：

表1 冲击波超压破坏、伤害准则

超压/kPa 5.88-9.81 20.7-27.6 68.65-98.

2、火灾、爆炸事故后果模拟分析

罐区所储存物料中，丙酮的闪点最低，燃爆概率较其它物料高，因此在本评价中选取100m3丙酮储罐进行火灾、爆炸事故后果模拟分析。

1）丙酮泄漏后造成火灾、爆炸所需要的时间

丙酮易燃，如果发生泄漏，其蒸气极易与空气形成爆炸性混合物，在存在引火源的条件下，引起燃烧爆炸事故。

丙酮液体泄漏可根据流体力学中的柏努力方程计算泄漏量。当裂口不规则时，可采取等效尺寸代替；当泄漏过程中压力变化时，则往往采用如下经验公式：

Q?CdA?2(P?P0)??2gh

式中：

Q：液体泄漏速率，㎏/s；

Cd：液体泄漏系数，选择情况参照表5.7，取0.50； A：裂口面积，1/4×（0.05×20%）2×3.14=0.0000785m2； ρ：泄漏液体密度，㎏/m3，丙酮密度取800㎏/m3； p-p0:0Pa；(设备内为常压) g：重力加速度，9.8m/s2； h：裂口之上液位高度，3.0m。

泄漏系数Cd的取值通常可从标准化学工程手册中查到。下表为常用的液体泄漏系数数据。

附表4.15 液体泄漏系数Cd

雷诺数Re ＞100 裂口形状 圆形（多边形） 0.65 三角形 0.60 长方形 0.55 ≤100 0.50 0.45 0.40

C.7蒸汽云爆炸模型分析

该工程建设项目原料罐区设100m3异丁烯储罐2台,如1台不慎发生爆裂,发生火灾爆炸,其气体泄漏量计算公式如下：

?p?p0?QL?CdA?2??p???2gh

??式中：

QL——液体泄漏速度，kg/s； Cd——液体泄漏系数； A——裂口面积，m2； ρ——泄漏介质密度，kg/m3； P——容器内介质压力，Pa； P0——环境压力，Pa； g ——重力加速度；

h ——裂口之上液位高度，m。

现假设异丁烯储罐破裂形成80mm，宽20mm的长方形裂口，裂口之上液位高度忽略，泄漏时间取1min，液体密度取670kg/m3，环境大气压取0.1MPa，介质压力取0.6MPa，液体泄漏系数取0.5。经计算，异丁烯泄漏速度为1.695kg/s，泄漏量为101.7kg。

根据荷兰应用科研院提供的蒸汽云爆炸冲击波伤害半径计算公式计算伤害半径：

R?CS?N?V?HC?

1/3式中：

R——损害半径，m；

CS——经验常数，取决于损害等级，具体损害等级见表C-5； N——效率因子，一般取10%； V——参与爆炸的可燃气体体积，m3； HC——高热值，kJ/m3，取240771.7 kJ/m3；

表C-5 损害等级表

损害等级 1 C

2 云模型理论

2.1.1 云的基本概念

云是使用语言值来表示某个定性概念与其定量之间不确定性的转换模型,以达到反应自然世界中事物或者人类知识概念的不确定性：模糊性与随机性,不仅从随机理论和模糊集合理论中给出解释,而且也反映了模糊性与随机性之间的关联性,构成了定量与定性之间的映射[2].

设U是一个包含精确数值的定量论域,C表示U的定性概念,如果定量值

x?U,并且x是通过定性概念C的一次随机实现,x对于定性概念C的确定度

??x???0,1?具有稳定的倾向随机性.如果

?:U??0,1? ?x?U x???x?

(2-1)

那么,称x在定量论域U上的分布为云,其中每一个x就称为一个云滴[3,4].

2.1.2 云的数字特征

所谓云的数字特征,就是在正态分布函数与正态隶属函数的基础上,反应云的概念的整体性,主要使用期望Ex（expected value）、熵En（entropy）、超熵He（hyper entropy）这三个数字特征来整体的表征云的概念：

(1) 期望Ex：在论域空间中,云滴是最能代表定性概念的点,其期望是论域空间中的中心值;

(2) 熵En：熵是由定性

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

论文标题：基于云模型的进化算法 论文作者：

张光卫: 何锐: 刘禹

北京航空航天大学计算机学院，北京，100083 北京航空航天大学计算机学院，北京，100083 北京航空航天大学计算机学院，北京，100083 中国电子工程系统研究所，北京，100040 中国电子工程系统研究所，北京，100040

李德毅: 陈桂生

中文摘要：

基于云模型在非规范知识的定性、定量表示,及其相互转换过程中的优良特征,结合进化计算的基本思想,提出一种基于云模型的进化算法.该算法利用云模型对物种的遗传变异进化统一建模，能够自适应控制遗传变异的程度和搜索空间的范围,从而可以快速收敛到最优解.较好地避免了传统遗传算法易陷入局部最优解和选择压力过大造成的早熟收敛等问题.仿真结果表明该算法具有精度高、收敛速度快等优点.云模型和进化计算思想的有效结合一方面拓宽了云模型的应用领域,也为进化计算的研究进行了新的探索和尝试.

关键字：

云模型; 进化计算, 数值优化, 遗传算法, 数值优化, 人工智能

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基于云模型的进化算法*

张光卫,何锐,刘禹,李德毅,陈桂生

( 1北京航空航天大学计算机学院 北京100083 2 中国电子工程系统研究所

GB3836.12-1991爆炸性环境用防爆电气设备气体或蒸气混合物按照

其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级

本标准等同采用国际标准IEC79—12（1978）《爆炸性气体环境用防爆电气设备 气体或蒸气混合物按照其最大试验安全间隙和最小点燃电流的分级》。 1 主题内容与适用范围

本标准规定了大量工业生产、储存和使用的可燃性气体、蒸气（以下简称气体、蒸气）的分级基础，提供了附录A（参考件）中未列入的气体或蒸气的分级试验导则。

本标准适用于隔爆型电气设备和本质安全型电气设备，根据其运用于环境中所含气体和蒸气的种类，选择设备的相应类别和级别。 2 引用标准

GB3836.11爆炸性环境用防爆电气设备 最大试验安全间隙测定方法 3 术语

3.1 爆炸性气体混合物

在大气条件下，气体、蒸气、薄雾状的易燃物质与空气混合，点燃后，燃烧将在整个范围内传播的混合物。

3.2 最易点燃混合物（电火花的）

在规定的条件下，所需最小电能点燃的混合物。 3.3 最大试验安全间隙（MESG）

在标准规定试验条件下，壳内所有浓度的被试验气体或蒸气与空气的混合物点燃后，通过25mm长的接合面均不能点燃壳外爆炸性气体混合物的外