近年来,居民燃气用户数量持续高速增长。然而,由于燃气经营企业安全管理水平欠缺以及部分居民用户缺乏安全用气意识,大量安全隐患未及时发现和整改,导致户内燃气泄漏爆炸事故高发频发,造成重大的人员伤亡和财产损失。科学开展现场调查,准确分析事故后果,可靠确定事故原因,合理划分责任主体,是居民室内燃气爆炸事故调查与善后处理的主要内容。而准确还原事故初始场景,掌握居民户内燃气爆炸的演变过程与动态特征,则是开展以上工作的重要前提。同时,实施有效的防控措施则是控制火灾爆炸事故,降低事故破坏后果,减少事故损失最直接、最根本的措施。因此,本文以四川省成都市某居民用户燃气爆炸事故为例,通过研究点火前不同可燃气云浓度与分布范围场景下的爆炸后果,确定实际事故初始场景,进而分析燃气爆炸后室内压力与温度等关键参数的时间演变过程与空间分布特征。探讨各泄爆参数对爆炸超压峰值的影响规律,并结合城镇燃气设计等相关规范,为居民户内燃气爆炸提供有效的防控措施。本研究以期为今后居民室内燃气爆炸事故的调查和善后处理提供了新的分析手段和数据参考。对此,本文开展了以下的研究工作:(1)通过综合现场勘验、燃气公司走访调查、用户咨询等方式,确定爆炸现场建筑物的破坏范围及人员的伤亡情况,分析事故用户各房间的楼板、门、窗及墙体等重要部位的痕迹特征。结合物证鉴定技术等研究手段,分析认定爆炸事故的性质、点火源及泄漏原因,明确事故后续的调查研究方向。结果表明:本次事故为常规的天然气爆炸,引发爆炸的点火源为客厅的照明开关。而事故发生的间接原因是事故用户厨房内的燃气胶管出现了老化脱落的现象,导致天然气大量泄漏。(2)利用爆炸分析软件FLACS,基于CAD平面图纸,并结合爆炸现场楼板、门、窗及墙体等重要部位的破坏情况,建立该居民室内燃气爆炸数值模型,确定合理的时间步长、初始/边界条件与求解方案。分别选取网格边长为0.18m、0.15 m、0.12 m的三套网格系统对整个计算域进行网格无关性分析,平衡计算精度和计算成本,确定最优网格数量。建立与文献上实验数据相同的数值模型,开展在不同泄压口的开启压力、障碍物的阻塞率等场景下的数值模拟,监测容器内的爆炸超压峰值。将模拟结果与实验数据相对比,以验证数值模型的准确性和可行性。结果表明:边长为0.15m的网格计算精度较高,且计算成本较合理。不同泄爆场景下的模拟值与实验值吻合较好,相对误差均低于±10%,属于工程可接受范围。(3)基于FLACS软件对点火前不同可燃气云浓度、可燃气云填充区域的场景进行了一系列燃气爆炸数值模拟,选取其中六种不同的气体填充方案进行分析比较,并将模拟结果与建筑物的整体破坏后果、人体的伤害程度相比较,以识别事故的初始场景。结合实际事故初始场景与各房间的爆炸后果,进一步验证数值模型的适应性与可靠性,进而分析燃气爆炸后室内压力与温度的时间演变过程与空间分布特征。结果表明:点火前该居民室内充满了燃气浓度为8.6%,体积为9.7 m × 7.5 m × 3 m的可燃气体云。根据室内爆炸超压与伤害准则,CFD预测结果与实际爆炸后果完全吻合。爆炸过程中室内同一房间的压力场分布较为均匀,空间差异小。室内燃气爆炸存在高达1953℃的瞬时燃烧温度,极易引发室内次生火灾事故。室内最大火焰传播速度介于34.3～230.9 m/s之间,属于天然气爆燃过程,爆炸产物不会在墙壁上沉积留下烟熏痕迹。(4)根据爆炸发生的原因与基本条件,从如何预防室内燃气泄漏,怎样防止形成爆炸蒸汽云,以及如何控制或消除点火源三方面入手,提出居民室内燃气爆炸的主动预防措施。结果表明:正确使用燃气灶具,安装燃气浓度检测报警器和自动联锁紧急切断阀,合理设计家用设施的摆放位置,燃气泄漏后切忌在室内拨打电话和开关电器等措施均可有效降低居民室内燃气泄漏爆炸事故的发生概率。(5)利用爆炸分析软件FLACS,建立居民厨房燃气爆炸泄压数值模型,分别模拟不同泄压面积比、玻璃破碎压力、玻璃单位面积质量等因素下燃气的爆炸过程,分析爆炸超压峰值的变化规律,提出居民户内燃气爆炸的被动预防措施。采用正交试验设计与灰色关联分析的方法,辨识各影响因素与爆炸超压峰值之间的相关重要性,进而为居民厨房的泄爆优化设计提供理论依据。结果表明:爆炸超压峰值随泄压面积比的增大而减小。当泄压面积比小于0.3时,随着泄压面积比的增大,超压峰值迅速减小;而当泄压面积比大于0.3时,随着泄压面积比的增大,超压峰值几乎保持不变。爆炸超压峰值与玻璃破碎压力之间呈线性递增的关系。爆炸超压峰值随玻璃单位面积质量的增加而增加。居民厨房内各泄爆参数对爆炸超压峰值影响程度的大小为:玻璃破碎压力>泄压面积比>玻璃单位面积质量。