以国家重点研发计划“海洋石油天然气开采事故防控技术研究及工程示范”课题“海洋(深水)油气开采重大事故连锁风险演化、灾变机理及应对机制”和国家工信部专项“第七代超深水钻井平台自主创新工程”课题“安全风险设计与控制技术研究”为依托,结合我国海洋油气开采的安全需求,系统开展海洋平台燃爆风险分析方法及抗爆、减灾设计模型研究。在海洋平台扩散气云体积预测、海洋平台燃爆风险分析方法研发、海洋平台抗燃爆载荷波纹板结构设计模型、海洋平台含障碍物矩形舱室泄压面设计模型及燃爆下水喷淋设计方法研发等方面取得重要研究进展,形成一套针对海洋平台燃爆风险分析及抗爆、减灾的模型及方法,为平台安全设计提供有效的工具。主要研究进展总结如下:1.基于数据驱动的海洋平台扩散气云体积预测鉴于响应面RSM与冻云技术FCA在海洋平台工艺密集区域扩散可燃气云体积预测方面较差性能,引入两种在函数逼近方面广泛应用的数据驱动模型,即贝叶斯正则化神经网络BRANN及莱文贝格-马夸特神经网络LMANN,基于全因子仿真试验设计,开展面向导管架平台、超深水半潜式平台的典型扩散场景的三维仿真分析,探讨三种数据驱动模型(BRANN、LMANN及RSM)及冻云技术FCA在可燃气云体积预测方面的性能,最终构建鲁棒性强、计算效率高的BRANN模型,为后期高效开展燃爆风险分析提供工具。2.基于BRANN的海洋平台燃爆风险分析方法考虑BRANN模型的高效性,发展适用于早期设计阶段的基于BRANN模型的燃爆风险分析方法,基于全因子仿真试验设计,开展针对超深水半潜式平台的典型扩散、燃爆场景的三维仿真分析,对比基于RSM的方法,验证所提方法的高效性,其可用于快速开展早期设计阶段抗燃爆载荷工艺布局优化设计。针对详细设计阶段方法需获取反映三维瞬时燃爆场景的高精度载荷特点,并考虑BRANN模型在时间序列预测的不稳定性能,发展人工蜂群优化算法ABC与BRANN耦合算法,提出基于ABC-BRANN的风险分析方法,开展以全因子仿真试验设计为基础的,针对导管架平台典型扩散、燃爆场景的三维仿真分析,对比基于FCA的方法,验证所提方法的准确性。所提方法可高效、准确获取燃爆事故载荷值,为详细设计阶段的海洋平台关键防护结构提供支持。3.海洋平台抗燃爆载荷波纹板结构设计模型考虑非线性有限元方法准确性及经验模型便捷性,建立海洋平台典型波纹板结构非线性有限元模型,结合试验验证,基于最大破裂应变准则,分析波纹板结构在载荷作用下的动态响应及破坏模式,构建拟合不同波纹板结构P-I曲线的统一经验方程形式;由方差分析,开展截面参数对P-I曲线的敏感度分析;最终构建任意截面尺寸下的波纹板结构P-I曲线的超压、冲量渐近线经验公式,结合统一经验方程形式,构建P-I设计模型,通过与试验模型、单自由度模型进行对比,验证模型的准确性。相对试验模型、单自由度模型,设计模型可结合燃爆风险分析结果,实现快捷、准确地对任意海洋平台规格的波纹板结构进行抗燃爆载荷设计。4.海洋平台含障碍物矩形舱室泄压面设计模型鉴于CFD模型、唯象模型及经验模型在含障碍物矩形舱室泄压面设计方面尚未具有普遍适用性,同时考虑经验模型的便捷性及公开性,调研国外公开的含障碍物矩形舱室燃爆泄压试验,基于试验数据,分析两种广泛应用的经验模型(NFPA-68 2018规范模型及BS EN规范模型)精度,揭示NFPA-68 2018模型的潜在缺陷;采用Bauwens、Rota火焰模型,修正NFPA-68 2018模型保守参数;借助BRANN算法,发展表征火焰增大系数与障碍物参数关系的BRANN模型,并构建NFPA-68-BRANN经验模型,通过试验验证,验证模型的准确性。相对现阶段CFD模型、试验模型及经验模型,设计模型可结合燃爆风险分析结果,快速、准确设计任意海洋平台规格的含障碍物矩形舱室泄压面。5.海洋平台油气燃爆水喷淋优化设计方法鉴于现阶段尚未有足够的数据,构建多场景下海洋平台水喷淋通用设计模型,同时考虑FLACS在海洋平台水喷淋燃爆场景预测方面的准确性,及最恶劣后果场景设计方法带来的平台建造成本冗余,提出基于燃爆风险分析的海洋平台水喷淋优化设计方法,从统计学角度获取最优的水喷淋参数:开展水喷淋条件下的基于ABC-BRANN的燃爆风险分析,验证所提方法在水喷淋燃爆场景下的适用性;开展水喷淋参数对燃爆超越概率的敏感度分析,并以不同超越概率及与其对应的水喷淋参数的数据组为基础,基于BRANN模型,构建对应的替代模型;基于ABC优化算法,获取并验证最优的水喷淋参数。