[發明專利]防風抑塵網除塵效率的數值計算的模擬方法

無效

• 申請號: 201310080901.1
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103106315A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 白景峰;趙宏鑫;薛永華;彭士濤;何澤慧;洪寧寧;王清彪
• 申請（專利權）人: 交通運輸部天津水運工程科學研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及防風抑塵網除塵效率的數值計算的模擬方法，準確計算防風抑塵網的除塵效率。

背景技術

自二十世紀七十年代起，西方發達國家相繼在港口煤堆場及電廠等地使用了防風網，并制定了室外貯煤場設備的防止煤粉塵飛散方法概要。我國防風網防塵技術的研究起步較晚，從1986年，交通行業有關單位相繼開展了防風網有關防塵技術的研究。本計算方法發明以前，我國防風網的除塵效率計算基本處于估算狀態。后來經過風洞實驗相關數據的分析整理后，采用了一種幾何估算防風網除塵效率方法，即根據風向、防風網高度及防風網掩護距離等數據進行面積比值的方法進行估算。此種方法比較籠統和不準確，對于風向、風速、地形地域等條件不斷變化的實際情況顯得尤為不科學。因此不能準確的布置防風網平面方案、高度方案、開孔率方案、網板折角方案、防風網板材質方案以至于影響到防風網的結構設計方案。對于提高現代企業集團集約化管理的今天顯得尤為不利。

隨著計算機技術以及現代計算流體技術(Computational?Fluid?Dynamics，簡稱CFD)的不斷發展，可以通過數值計算和圖像顯示手段，對包含流體流動、粉塵起降和熱傳導等相關物理現象進行系統的分析的研究。把原來在時間域及空間域連續的物理量場，如速度場和壓力場，用有限離散點的變量值的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起這些離散點的場變量之間關系的代數方程組，然后求解代數方程組，獲得場變量的近似值。求出變量場的風速、風壓、密度、溫度等值，結合堆揚塵排放源強模擬模式的公式中，得出防風網能夠除掉多少百分比的塵，即防風網的除塵效率。此方法可將防風網技術定量化分析，也可分別對不同地區的防風網平面建設方案及高度建設方案進行細致優化。在起到理想的環保效果的同時，節省大量投資費用。這是防風網技術發展的方向。

發明內容

針對現有防風網抑塵效果計算方法上的不足，本發明的目的是提供一種防風抑塵網除塵效率的數值計算的模擬方法，能夠科學、準確的計算防風抑塵網除塵效率，以利于達到對防風網平面布置方案、高度布置方案、開孔率方案、網板折角方案、防風網板材質方案以及防風網結構設計方案的優化。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是提供防風抑塵網除塵效率的數值計算的模擬方法，該方法可用于港口碼頭煤炭或礦石堆場、陸域煤炭或礦石堆場、電廠煤炭堆場的散貨堆場，該方法包括有以下步驟：

第一步：建立堆場三維數學計算模型

①建立計算模型：根據空氣動力學的要求，所述三維數學計算模型采用RNG?K-E計算模型，即Renormalizations?Group?K-E模型；

②建立堆場的三維立體模型：根據堆場當地的堆存量及碼頭吞吐量參數，計算堆場尺寸，并根據現場實際的堆場的堆高情況建立堆場的三維立體模型；

③建立防風網模型：根據防風網平面布置方案，在建立防風網模型，保證防風網模型與實際方案中的尺寸相對應，并在模型中輸入防風網的開孔率參數；

④建立三維計算區域模型：根據所述港口碼頭煤炭或礦石堆場、陸域煤炭或礦石堆場、電廠煤炭堆場的散貨堆場現場的地形、地貌實際情況建立三維計算區域模型；

第二步：計算區域模型進行網格劃分

將第一步中④的計算區域模型進行網格劃分，將計算區域分成不同區域，每個區分別生成網格，每個區的網格根據堆場地形，堆垛高度，防風網結構等實際情況，分別采用結構網格和非結構網格兩種形式；

第三步：流場的計算及數據處理

①首先進行不設置防風網的流場計算，分別計算16個風向的無防風網風速流場，計算結果是將堆場的堆表面摩擦風速分成網格區間，將無防風網的16個風向的摩擦風速統計出16個風向的排放源強系數，在下一步計算中備用此數據；

②計算風速流場：觀察堆場內風速流場變化，分別計算16個風向的風速流場，計算結果是將堆場的堆表面摩擦風速分成網格區間，將小于等于煤炭粉塵起塵啟動風速的數據作為一個區間，將防風網布置方案的16個風向的摩擦風速值統計出，根據公式計算出16個風向的排放源強，進行數據處理；

③對上一步計算所提取的堆場表面的摩擦風速進行處理：將堆場的堆表面的摩擦風速分成17個區間，小于等于摩擦風速0.19m/s為一個區間，大于摩擦風速1.69m/s為一個區間，從摩擦風速0.19m/s到1.69m/s，每隔摩擦風速0.1m/s作為一個區間，將這17個區間所占的面積統計出，根據公式計算出16個風向的排放源強系數；

第四步：防風網抑塵效率