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长管拖车在运输过程中可能存在轮胎失火风险。火灾环境下,由于轮胎尺寸较小,气瓶安全泄放装置可能因为受热不足而无法及时动作。与此同时,局部高温导致气瓶材料力学性能退化,气瓶可能在安全泄放装置开启前爆破,存在巨大的安全隐患。基于此,本文开展了大容积钢制无缝气瓶局部火烧实验及数值研究,通过将实验结果和仿真结果作对比,验证数值模型的合理性,并在此基础上通过数值模拟方法研究轮胎火灾环境下长管拖车气瓶及气体介质的热响应规律并对气瓶进行安全性评定。 本文的主要研究内容和结论如下: (1)开展大容积钢制无缝气瓶局部火烧实验及仿真研究,获得火灾情况下气瓶及气体介质的热响应规律,并验证数值模型的合理性。结果表明仿真结果与实验结果比较吻合,建立的数值模型能较准确地还原气瓶火烧过程。 (2)开展轮胎火灾环境下CNG长管拖车气瓶及气体热响应规律研究,探究起火轮胎数目和充装介质种类对气瓶及气体热响应规律的影响。结果表明轮胎火灾初期高温区域集中在轮胎附近,火灾后期热量以对流和热传导的形式向气瓶及气体的低温部分传递,气瓶和气体温度不断升高;充装介质种类对气瓶和气体的热响应规律影响不大;起火轮胎数量越多,气瓶和气体温度上升越快。 (3)基于极限载荷法计算气瓶在温差载荷及压力载荷耦合作用下的爆破压力,并对气瓶进行安全性评估。结果表明轮胎火灾情况下安全泄放装置可以在气瓶爆破前开启,气瓶安全。