Autoreagas软件介绍

AutoReaGas是由美国世纪动力公司（Century Dynamics）和荷兰TNO公司联合开发完成的三维计算流体分析软件，现已被

ANSYS公司收购。它主要用来模拟气体爆炸与由此引发的冲击波效应。专门针对非常拥塞（如工程管道和设备）和限制（如建筑结构和通风口等）的场所设计，这些场所对燃烧加速有着很重要的影响，从而引起超压。

AutoReaGas在全世界范围得到了广泛的应用，包括从事海上（包含平台、EPSO）、岸上（化学制药、电厂、采矿和运输

等）设施安全和风险分析的咨询人员、承包商、操作人员和研究人员。重要的是，AutoReaGas的可靠性已经得到了验证，在著名的BFETS测试中，仿真预测与试验结果吻合得很好。

AutoReaGas作为模拟气体爆炸及其后效作用的专业软件，已得到广泛的验证，在研究设备或结构对爆炸的响应问题时，

AutoReaGas计算的结果数据可以很容易地输出到结构分析软件中进行结构响应分析，如ANSYS AUTODYN (显式) 和ASAS (隐式)结构分析软件。

产品特色

■ 专门用于拥塞和限制（敞开和封闭）的环境

AutoReaGas是用来模拟气体在拥塞和限制环境中爆炸及其后效作用的CFD软件。拥塞的环境诸如当工程管道被结

构（如防爆墙、建筑物）所限制时，软件中可以定义实心墙（封闭的）、部分通风（如爆裂的平板）和完全通风（敞

开）的环境，如此AutoReaGas就同样适用于具有相似环境条件的海上和陆地设施。

AutoReaGas软件包含一个易于使用的集成工具（实体模型对象数据库）——简化的三维CAD系统，可以将模型的

细节表现出来。计算用几何模型既可以从基于工业设计系统的第三方CAD软件中输入也可由自身的集成工具生成。模型

中包含一些典型的几何，如圆柱体（圆管和设备）、长方体（设备和建筑物）和平面（防爆墙、爆裂的平板、甲板和带

有多孔的栅栏）。

通常，在一个方案的早期（以FEED为例），仅须建立一个简化的几何模型来进行计算。随后在建立深层次的详细

几何模型时，可以将已有的简化几何模型直接导入使用，这就允许对气体爆炸早期的结果进行合理的评估。上面的两个

复杂几何模型均可以通过合并AutoReaGas自带几何模型和PDMS中的几何模型而生成。

完整的三维分析—模拟三维几何体中烟雾、点火位置的影响

AutoReaGas可以执行完整的三维分析来展示真实的三维场景。也就是说，通过使用三维几何模型——一个三维的

气体烟雾形状（及需要的成份）和可置于气体烟雾中的任一个位置的点火点实现。

AutoReaGas通过使用一个完整的三维模型来展示给定的场景。该软件的一个重要特点就是可以通过使用子网格技

术来展示小对象。这些对象可以自动转化为网格，并保证他们已包含在计算中，从而能够充分地考虑由此所造成的燃烧

加速现象。ANSYS AutoReaGas



爆炸场景－包含气体烟雾（和它的合成物）和点火

位置－可以在三维中中显示，气体烟雾是任意形状的（也

包含它的组份）且可在任意点被点燃。

■ 爆炸和冲击波求解器－有效捕获真实的物理现象

就气体烟雾而言，对计算结果（超压、推动力等）的主要影响因素是燃烧面加速度，而燃烧面加速度又是由流场中

的设备引起燃烧阵面的湍流所造成的。在三维几何模型中（包括子网格几何模型）可显示气体烟雾的分布和点火位置，

气体爆炸求解器（基于N-S方程）可以计算含有层流和湍流燃烧模型的燃烧加速效应。

气体爆炸后产生爆炸冲击波，冲击波向远场传播并进而同其它结构相互作用。重要的是，远场冲击波受诸如管道类

的小尺寸物体影响不大。AutoReaGas的冲击波求解器（基于欧拉算法）用来快速而准确地计算冲击波传播现象，其中气

体爆炸求解器计算的结果可以自动传递到冲击波求解器，进而使冲击波传播的计算可以从一个典型的冲击波场开始。

绘制出气体爆炸求解器计算得到的超压云图（左），显示冲击波求解器计算出的“重测”的冲击波场（右）。

如图所显示的海上平台联合体（左）的（简单）几何模型全都是用AutoReaGas软件所建立的。那些大平台里的小对

象（子网格）在右图中给出。气体爆炸和冲击波传播三维CFD软件

ANSYS AutoReaGas

ANSYS AutoReaGas

冲击波向远场的传播中包含了反射和绕临近的平台所发生的绕射。

■ 验证

AutoReaGas广泛地用于验证各种小、中、大规模的实验。

最初，中小规模的实验是用来理解气体爆炸现象的基础研究的一部分，并有助于建立数值计算模型。TNO在实验和

数值计算模型两方面进行了研究。例如，他们进行了小规模的FAST实验，用来观察障碍物形状和结构对非分叉流场中燃

烧传播的影响。他们也得到了欧盟基金研究计划的资助，并授权将MERGE和EMERGE合并在一起，进行中等规模的实

验。下图是一个典型的测试（左），在AutoReaGas定义了由一系列直交的管道构成的几何体（中），计算得出的超压云

图（右）。

最终，任何一个模拟软件的关键是要得到全尺寸规模的模拟质量论证，这对爆炸模型是特别重要的。气体爆炸

模型的工业实际测试验证，是在联合工业计划中对“上层结构的爆炸和燃烧设计”，分两个阶段进行测试获得的。

AutoReaGas可以很好的模拟此类方案。ANSYS AutoReaGas

■ 浸水－对结果的影响

浸水是为了减小气体爆炸的反应速率，从而限制燃烧速度和压力的增加，它的好处是：在很多情况下，为了防

火，浸水系统都被安放在某个地方。海上平台上水的供应实际是不停顿的，无论对个人还是环境，水的使用都是很

安全的。

不同的区域可以被定义有水分，如图表明了两个独立的浸水区域（左）和大的单个浸水区域（右）。

就上图（右）而言，在左边中心部位

设置一个点火点，计算得出测试结果和模拟

结果的比较图，从图中，我们可以看到，与

没有浸水的相比，有浸水的超压峰值降低了

近10％左右。

■ 时间历史输出

任何计算结果或变量的时间历史均可以在AutoReaGas的用户界面里绘制。为了报告和随后的使用，也可以作

为ASCII文件输出。例如，可以输出一系列的压力－时间结果并将它转化为结构分析软件中所必需的压力载荷。

■ 与结构分析软件的接口

气体爆炸模拟不是单独进行的，它与结构设计联系在一起。AutoReaGas的计算结果可以很容易地导入到结构

分析软件中，如：AUTODYN 和ASAS。气体爆炸和冲击波传播三维CFD软件