随着科技与工业的迅猛发展,天然气能源在工业、交通等各个领域中逐渐成为不可或缺的一部分。天然气能源的快速推广也面临着很多潜在的问题,比如广泛引起人们重视的天然气(Natural Gas,NG)管道安全问题。一旦NG管线发生泄漏,并形成可燃性气云遇火源发生爆炸事故,会给社会带来非常巨大的人员伤亡和经济损失。本文针对地基非均匀沉降作用下NG输送简支管线的可靠性、应力以及爆炸事故后果进行分析,对该类爆炸事故风险评估及防控展开研究。主要研究工作内容如下:(1)地基不均匀沉降作用下NG管道可靠性分析。对地基非均匀沉降作用下NG输送简支管道受力进行分析,构建极限状态方程,采用Monte-Carlo法建立地基非均匀沉降下NG简支管道结构可靠性分析模型,分析管道外径、管道壁厚、管内工作压力、支架间距等因素在地基非均匀沉降作用下对管道结构可靠性的影响,为NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估提供基础。(2)基于流固耦合的NG简支管道有限元分析。建立NG简支管道有限元分析模型,将流体模拟结果作为条件载荷导入Static Structural模块进行力学分析,分析了NG管道在不同流体速率、不同管道工作压力以及地基不均匀沉降作用下的应力分布情况,获得了不同沉降条件下最大等效应力的分布,为NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估提供基础。(3)有无防爆墙NG管道泄漏爆炸冲击波数值计算及传播规律分析。应用LS-DYNA软件建立有无防爆墙NG简支管道爆炸模型,对爆炸冲击波的传播特性和不同高度防爆墙对冲击波的影响进行了分析,在数值模拟计算结果的基础上进行了冲击波超压衰减曲线非线性拟合。(4)NG管道爆炸事故风险评估模型构建及案例分析。从NG简支管道泄漏爆炸事故发生概率和后果严重程度角度出发,构建了NG简支管道泄漏爆炸事故风险评估模型,获得了爆炸事故发生概率和后果损失的相关计算公式,并应用于广州某工业园区在役NG运输简支管道案例,对有无防爆墙作用下NG简支管道泄漏爆炸事故风险进行了评估,从合理的角度提出了针对性的风险防控措施。