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
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。
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。
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。
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。
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） 
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）。 
然后，我们赋予计算域材料及能量，选择air ，能量赋予2.086e5。
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。
网格大小，按上述计算域建立一样，数字填写10,10，next选择ANFO
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。
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.
同样的方法急需建立两个混凝土墙。模型建立后如图所示。 
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
选择 
→NEW,建立流出Flow-out边界条件。
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。
图 一
选择，plots勾选Boundaries，在模型界面中即可看到施加的边界。
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
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）。
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。
获赞 10089粉丝 21553文章 3539课程 219
