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基于VR技术的大型原油储罐火灾爆炸事故仿真软件研究

刘婉莹  
【摘要】:目前中国已建成约7000座大型储罐,石油储罐单罐容量最大可达到20×10~4m~3。危险品储存的容量越大,危险程度越高。预防大型储罐火灾和爆炸事故的发生是储油罐区安全工作的重要责任。本论文主要研究如何用虚拟现实技术重现大型储罐火灾和爆炸事故过程。通过对储罐火灾爆炸事故进行大量调研,结合现有事故后果分析方法,优选出大型储罐火灾爆炸事故后果数学模型。对火灾事故,通过对比三种辐射模型,采用Mudan模型求解最佳,通过该模型可以计算在无风和有风条件下不同距离处目标接收的热辐射通量,计算结果与实际目标热辐射通量相比误差相对较小。对爆炸事故,确定采用TNT当量模型计算冲击波超压和持续时间等。根据火灾爆炸事故模型计算特征参数、目标辐射热通量和持续时间等,用于控制虚拟现实中火焰粒子的形态、大小和周期等属性。通过编程实现数据计算与存储功能,用于判断人员伤害程度和计算人员安全疏散距离。为重现大型储罐火灾爆炸事故演变过程,研究火灾爆炸事故后果,以真实场景为依据,设计开发出一套基于VR技术的大型原油储罐火灾爆炸仿真软件。将软件总体分成火灾和爆炸两大仿真模块,采用C++语言编程,结合OSG粒子系统模拟火焰和爆炸效果,通过Qt软件编写人机交互界面程序设计各模块下属基本功能。根据某商业原油库二维平面布置图,利用3DSMAX建模软件对石油储备库区进行真实场景建模、纹理贴图和渲染,增强场景真实感。将各模块整合到VS2010平台上,形成一套基于真实场景的大型储罐火灾爆炸事故后果三维仿真软件。应用该仿真软件对事故案例进行模拟计算,结果表明,基于VR技术的大型储罐火灾爆炸仿真软件具有较强的交互性和沉浸感,能够实时仿真大型储罐火灾爆炸事故动态演变过程,降低大型储罐火灾爆炸试验成本,同时为制定事故预案和应急消防提供科学指导。


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