黎巴嫩爆炸堪比“核爆炸”!Autodyn仿真2500吨硝酸铵爆炸的可怕之处
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8月4日晚,黎巴嫩贝鲁特港区发生了特大爆炸,现场还腾起了“蘑菇云”状的烟雾,爆炸不仅摧毁了港口,也震惊了世界。据黎巴嫩政府称,爆炸是2750吨硝酸铵在港口不当储存六年而引起的。最新伤亡统计:首都贝鲁特总人口大约有150万人,其中有30万人无家可归,5000多人受伤,154人死亡,100多人下落不明,贝鲁特被确认为灾区,进入两周紧急状态,整个国家处于严重危机之中。几乎所有国家和国际机构领导人都向黎巴嫩发出了慰问电,并表示愿意向黎巴嫩提供帮助。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905828056_920pby.jpg?imageView2/0)
2750余吨硝酸铵发生爆炸,其威力有多强烈呢?爆炸的范围辐射到了40KM,冲击波大约是1300吨TNT爆炸威力的强度,相当于一颗战术型小型核弹,现场核心区域建筑全部损坏。有目击者说,爆炸发生时像火山爆发,爆炸声和升腾起的烟雾,数公里外都能听到看到;整座贝鲁特城下起了“碎玻璃雨”。据中国新闻社报道,一位在港口附近居住了几十年退休教师称:“我经历了一切,但从来没有像现在这样,这里所有的建筑都倒塌了,就像一颗原子弹(爆炸)。”其实,硝酸铵虽然在大部分人面前对其认识有限,但是它作为爆炸物的历史却相当悠久。1659年德国化学家Johann Rudolf Glauber描述了可通过碳酸铵与硝酸反应制得硝酸铵;19世纪初Grindel与Robin将硝酸铵作为硝酸钾的替代物加入到黑火药中,这是硝酸铵首次被当做爆炸物组份使用;1867年瑞典化学家Ohlsson与Norrbin申请了一种名为“Ammoniakrut”炸药的专利,这种炸药由硝酸铵和少量其他可燃成分组成。
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图片来自网络-硝酸铵颗粒
1870年诺贝尔购买了这项专利并加以改进,于1879年申请了硝铵代那买特炸药的专利。自此,硝酸铵正式踏上了炸药舞台。虽然硝酸铵已经被用作工业炸药的成分了,但是由于其过于安定的性质,长期以来却并未被当做危险的炸药来认真对待。
时至今日,硝酸铵在一些国家仍然被称为“爆破剂(blasting agent)”。这个世界上谁也不会把2000t硝化甘油随便堆在哪个地方,但是随意的大规模储存硝酸铵却屡见不鲜。究其根本,则是纯净的硝酸铵实在是太“安全”了——小规模情况下烧不炸、砸不响、点不着、8#**都无法可靠起爆。操控硝酸铵爆炸,是颇需要知识和能力的一件事。也正是小规模情况下无与伦比的安全性,但是江湖流传的硝酸铵意外爆炸,总是10吨(t)起步的大事故,历史上成百千吨的硝酸铵大爆炸更是屡见不鲜。
此次的大爆炸,有很多人在听我说完历史上的硝酸铵爆炸事故后都问我为什么,我无言以对,只能解释道“人类从历史中学到的唯一教训,就是人类无法从历史中学到任何教训”。历史一再提醒人们,高温加热大量硝酸铵会导致爆炸事故的发生,但是关键的决策者总是不在意;历史也一再提醒人们,不要围观火灾或者有害物质泄露,人们也总是不在意。那么历史将继续默默的提醒着人们,默默的看着人们一次又一次的反思,一次又一次的经历着灾难的循环(以上内容来源于网络)。
笔者以AUTODYN仿真软件的形式描述硝酸铵爆炸的可怕之处。这里我们建立硝酸铵冲击混凝土墙的模型,硝酸铵质量为2500吨,墙相当于楼房宽度10米,高度80米,如图所示。
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STEP1:打开,autodyn→File→New,我们建立一个2D算法模型,对称轴选择轴对称,单位用m-kg-s,选择保存路径,点绿色的√确定。如图1所示。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905852738_c7b9s5.jpg?imageView2/0)
STEP2:选择材料在界面中找到
选择材料,硝酸铵在AUTODYN自带的材料库里就有,点load我们选择air(空气),ANFO(硝酸铵),CONC-35MPA(c35混凝土) ![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905823278_cfu2hd.jpg?imageView2/0)
STEP3计算域建立,首先建立EULER-2D空气域(计算域),点击part→New→按图建好后→Next。在弹出的Select Predef中,按图输入后Next。然后,定义网格尺寸大小,网格大小影响计算的准确性和速度,这里我们输入100,200,Next。(可以根据自己实现需求进行调整)。 ![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905826180_5ue3ej.jpg?imageView2/0)
然后,我们赋予计算域材料及能量,选择air ,能量赋予2.086e5。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905821039_g5c35e.jpg?imageView2/0)
STEP4:硝酸铵及混凝土墙的建立。选择Partpart→New→按图建好后→Next。在弹出的Select Predef中,按图输入后Next。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905828507_04lniv.jpg?imageView2/0)
网格大小,按上述计算域建立一样,数字填写10,10,next选择ANFO![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905824513_lxnmjz.jpg?imageView2/0)
同样的方法建立,混凝土模型,选择Partpart→New→按图建好后→Next。在弹出的Select Predef中,按图输入后Next。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905828917_r2u9tw.jpg?imageView2/0)
网格大小,按上述计算域建立一样,数字填写80,10,next选择CONC-35MPA.![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905821933_26pk0g.jpg?imageView2/0)
同样的方法急需建立两个混凝土墙。模型建立后如图所示。 ![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905827603_4ahtvm.jpg?imageView2/0)
接着选择Parts,选择计算域找到Part Fill,把硝酸铵赋予欧拉空气中,然后删除Parts中的硝酸铵,Delete![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905824906_jvgwkq.jpg?imageView2/0)
选择
→NEW,建立流出Flow-out边界条件。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905825403_c6q07h.jpg?imageView2/0)
点击PART→FILL→BOUNDARY→I Line(J Line),在模型上加入边界条件。依次按图输入。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905820644_rxjwo7.jpg?imageView2/0)
图 一
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选择,plots勾选Boundaries,在模型界面中即可看到施加的边界。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905827232_l72hob.jpg?imageView2/0)
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最后按照图所示设置仿真条件,然后回到Plots按图定义显示,然后点击RUN![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905826622_k1nchq.jpg?imageView2/0)
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从仿真结果不难看出硝酸铵爆炸的毁伤威力是相当厉害的,三层建筑物都无法幸免于难,因此我们要对其产生敬畏之情。为此,我把本期内容做成了视频教程发布在仿真秀官网上,感兴趣的研发工程师可以识别下方二维码进行订阅(限时特价10元)。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1658905822839_m05prh.jpg?imageView2/0)
作者:auto-chen 仿真秀专栏作者,主任设计师声明:原创文章,本文首发仿真秀App公 众 号,部分图片源自网络,如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系我们。
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