مدل سازی در مهندسی

مدل سازی در مهندسی

مدل‌سازی و تحلیل مقایسه‌ای الکترومغناطیسی اثرات غیرمستقیم صاعقه بر مخازن نفتی با سقف شناور با در نظر گرفتن حضور و عدم حضور شنت‌ها و هادی‌های بای‌پس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی برق، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
10.22075/jme.2026.40823.2987
چکیده
آتش‌سوزی ناشی از صاعقه یکی از مهم‌ترین مخاطرات در مزارع مخازن ذخیره مواد شیمیایی و پتروشیمی، به‌ویژه در مخازن نفتی سقف شناور، به شمار می‌رود. بهبود عملکرد حفاظت صاعقه‌ای این مخازن مستلزم درک دقیق پاسخ الکترومغناطیسی آن‌ها در برابر صاعقه‌های غیرمستقیم است. اثرات القایی ناشی از صاعقه‌های مجاور می‌تواند منجر به عملکرد ناخواسته تجهیزات مخازن ذخیره زمینی شده و ایمنی بهره‌برداری را به‌طور جدی تهدید کند. در این پژوهش، اثرات الکترومغناطیسی صاعقه غیرمستقیم بر مخازن نفتی سقف شناور با استفاده از یک روش عددی حوزه زمان مبتنی بر مدل‌سازی خط انتقال (TLM) مورد بررسی قرار گرفته است. شکل موج جریان صاعقه با استفاده از تابع هایدلر مدل‌سازی شده تا ویژگی‌های صاعقه به‌صورت دقیق شبیه‌سازی شود. توزیع مکانی شدت میدان الکترومغناطیسی و توزیع چگالی توان تلفاتی بر روی ساختار مخزن به‌صورت عددی محاسبه و تحلیل شده است. علاوه بر این، به‌منظور بررسی تأثیر پارامترهای ساختاری بر پاسخ الکترومغناطیسی مخزن، از تکنیک جاروب پارامتری استفاده شده است. این رویکرد امکان ارزیابی دقیق و کارآمد اثرات صاعقه را فراهم کرده و زمینه مناسبی برای بهینه‌سازی راهکارهای حفاظت صاعقه‌ای در مخازن نفتی سقف شناور ارائه می‌دهد. نتایج نشان می‌دهد که حضور شنت‌ها و هادی‌های بای‌پس به میزان کافی می‌تواند اثرات الکترومغناطیسی ناشی از برخورد غیر مستقیم صاعقه را به طور قابل توجهی کاهش دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Electromagnetic Modeling and Comparative Analysis of Indirect Lightning Effects on Floating-Roof Oil Tanks with and without Shunts and Bypass Conductors

نویسندگان English

Hamed Neyshabouri 1
Mohsen Niasati 2
1 Department of Electrical Engineering, Technical and Vocational University ( TVU ), Tehran, Iran.
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده English

Lightning-induced fires represent one of the most critical hazards in chemical and petrochemical storage tank farms, particularly for floating-roof oil tanks (FROTs). Enhancing the lightning protection performance of FROTs requires a detailed understanding of their electromagnetic response to indirect lightning strikes. Inductive effects associated with nearby lightning events can lead to unintended operation of above-ground storage tank equipment and pose serious threats to operational safety. In this study, the electromagnetic effects of indirect lightning strikes on floating-roof oil tanks are investigated using a time-domain numerical approach based on the Transmission Line Modeling (TLM) method. The lightning current waveform is represented by the Heidler function to accurately characterize lightning strike parameters. The spatial distribution of electromagnetic field strength (EMFS) and power loss density (PLD) on the tank structure is numerically simulated and analyzed. Furthermore, a parametric sweep technique is employed to evaluate the influence of structural parameters on the electromagnetic response of the tank. This systematic approach enables an efficient and accurate assessment of lightning-induced effects and provides insights into the optimization of lightning protection measures for floating-roof oil tanks. Results indicate that the presence of shunts and bypass conductors in sufficient quantity can significantly reduce the electromagnetic effects resulting from indirect lightning strikes.

کلیدواژه‌ها English

Lightning Strike
Petroleum industry
Numerical Modeling
Transmission Line (TLM)
Electromagnetic-fields
oil tanks

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 آبان 1405

  • تاریخ دریافت 29 اسفند 1404
  • تاریخ بازنگری 15 مرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 25 شهریور 1405