工业的快速发展使石油类易燃易爆液体的使用量增加,储罐作为原料储备、液体调和及运输的重要设备,在油品加工、运输、储存过程中具有不可替代的作用。储罐注油过程中输油管道内油品流动产生的静电荷随油品流入储罐并在储罐内积聚,可形成几千伏甚至几十千伏的静电势,注油过程是储罐静电风险最高、静电危害防护最关键的环节。对储罐注油过程静电荷、静电势分布理论与规律以及静电危害的预防与控制进行研究十分必要。储罐内油品一般需要通过管道输送,管道输送油品必定进入特定容器(本文指储罐),但目前的研究多是单一的研究储罐静电、管道输送液体静电,忽略了管道输送过程对储罐内静电荷、静电势分布的影响。本文以储罐注油系统(包括储罐、油品、输油管道)静电荷、静电势分布为研究对象,以静电危害预防与控制为目的,开展以下研究:(1)储罐注油系统静电实验研究。搭建储罐注油系统静电实验平台;开展不同注油方式、不同输油管道、不同输送油品、不同输送参数时管道逸散电流以及储罐内液面最大电势测量实验;研究储罐注油系统静电起电、静电逸散特性以及不同因素影响下储罐内液面最大电势变化规律。(2)基于静电荷静态分布的储罐内静电势分布研究。基于储罐内静电荷指数函数逸散与双曲函数逸散理论,推导适用于不同电导率油品的注油过程储罐内静电荷逸散方程;建立基于静电荷静态分布的注油过程储罐内静电势计算模型;提出采用底部管道注油、中间鹤管注油时模型求解的边界条件;研究输油管道影响下储罐内静电势分布,量化输油管道对储罐内静电势的降低作用。(3)多场耦合作用下储罐内静电荷与静电势动态分布理论研究。建立流场、浓度场、静电场耦合作用下储罐内静电荷与静电势动态分布理论模型:分析随输入油品流入储罐的静电荷粒子在储罐内液相空间所受对流、扩散、传导以及逸散作用,建立储罐内静电荷粒子运动方程;应用气液两相流理论模拟采用管道向储罐中注油过程得出求解粒子运动方程所需空间速度分布并追踪气液界面位置;通过求解Laplace方程与Poisson方程得出储罐内静电势动态分布。(4)多场耦合作用下储罐内静电荷与静电势动态分布仿真研究。基于储罐注油过程流场、浓度场、静电场耦合作用,应用有限元分析软件建立储罐内静电荷与静电势动态分布仿真模型;对比仿真结果与实验测试结果验证仿真模型的准确性;探究注油过程储罐内静电荷动态分布规律以及该电荷分布下静电势分布,分析油品逸散时间、粒子扩散系数等不同因素影响下储罐内静电荷、静电势变化特性。(5)注油过程结束后储罐内沉降起电研究。基于杂质粒子沉降过程力学平衡特性,提出杂质粒子沉降速度、沉降电场强度计算方法;将储罐内部空间分为气相空间、不含杂质粒子的液相空间、含杂质粒子的液相空间,建立各部分空间电场强度、静电势之间函数关系,构建储罐内液面电势函数;分析杂质粒子浓度、储罐高度、储罐填充率等参数对储罐内液面电势的影响。(6)储罐注油系统静电危害防控技术。构建储罐注油系统静电火灾爆炸事故链路,根据断链减灾理论分析相邻两环节间静电危害防护措施;基于论文第二章到第六章研究成果,按照静电点燃源形成过程分别从控制静电荷产生、逸散与积聚、静电放电三个关键环节提出输油速度控制、接地电阻设置、静置时间确定三种定量化静电危害防控技术。