[發明專利]一種重氣持續泄漏擴散的動態模擬方法

有效

• 申請號: 201410428917.1
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104182588A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 劉道明;魏建明;徐俊;張浩;田欣
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉

技術領域

本發明涉及一種突發性事故的應急處理技術，特別是涉及一種重氣持續泄漏擴散的動態模擬方法。

背景技術

危化品泄漏事故一般突發性強，影響范圍廣，危害后果嚴重；尤其是重氣泄露事故，如氯氣等，由于密度比空氣大，泄漏后重氣先重力下沉而后沿地面擴散，再加上泄漏物質本身的毒性，將對泄漏影響區域的人員、環境安全造成極大的威脅，甚至有可能造成大量的人員傷亡。因此，泄漏事故的控制越來越受社會的重視，國內外研究人員針對重氣持續泄漏擴散也先后展開了一系列的研究，如現場試驗，風洞試驗，數學模擬等；相比于前兩者方法，數值模擬的方法憑著其成本低，操作方便等優點以及計算機仿真技術的快速發展，近年來逐漸成為重氣持續泄漏擴散研究的主流方法。

數學模擬法是指利用數學建模的方式來描述氣體擴散過程，并利用計算機仿真技術實現對氣體擴散態勢的模擬；該方法大體分為兩個步驟：1.構建重氣擴散模型；2根據模型通過計算機仿真模擬氣體擴散的過程。其中，擴散模型的構建起著至關重要的作用，它的準確性和科學性將直接決定最終模擬出來的結果，所以大量的國內外相關機構與學者圍繞著構建更可靠更精確的擴散模型展開了大量的研究，目前，已經研究出了大量的重氣擴散模型，如BM模型(經驗模型)、箱模型、平板模型、淺層模型、拉格朗日粒子模型、CFD(Computational?Fluid?Dynamics，計算流體動力學)模型等。這些模型中，較復雜的模型，如CFD、淺層模型等，具有較好的準確性，然而由于其計算復雜度過大，計算時間過長，在實際的工業應用中，并不適用；反而是箱模型、平板模型等這樣一些能夠更好的兼顧計算復雜度和準確度的模型，更適合實際的工業應用。尤其是在對時間要求比較高的突發事故的應急處置中，平板模型的應用比較廣泛。

平板模型是用于描述重氣持續泄漏場景的重氣持續泄漏擴散模型，其在模型的準確性和計算復雜度上具有很好的折中，很適合實際應用；然而由于該模型自身存在的一些數學上的限制性：

1、該模型屬于是下風向方向上的一維平均分布模型，無法區分出垂風向上不同濃度的分布；

2、該模型是半封閉的模型，沒有準確標識區域間的邊界；

3、該模型是對重氣持續泄漏擴散穩態的描述，不具備隨時間變化的擴散過程的信息。

因此，基于平板模型使用計算機仿真重氣持續泄漏擴散具有一定的難度，如采用一般的方法，簡單、機械的對模型進行求解，仿真效果往往不夠準確和直觀，導致對突發事故應急處置的指揮調度、救援等工作的指導意義不大。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種重氣持續泄漏擴散的動態模擬方法，用于解決現有技術中通過平板模型無法動態模擬出隨時間變化的重氣持續泄漏擴散過程以及仿真結構不夠準確和直觀的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種重氣持續泄漏擴散的動態模擬方法，所述方法是基于平板模型的，其特征在于，所述動態模擬方法包括：

步驟S10，輸入已知參數，并根據所述已知參數初始化相關參數；

步驟S20，計算ERPGs濃度穩態下的最大影響距離；

步驟S30，在本地坐標系下生成左邊界；

步驟S40，校驗糾正所述左邊界；

步驟S50，生成右邊界：右邊界的邊界點的x坐標的值與所述左邊界的邊界點的x坐標的值相同，y坐標的值相反；

步驟S60，轉換坐標系：將所述左邊界和所述右邊界的邊界點的坐標轉換為經緯度坐標；

步驟S70，輸出所述步驟S60轉換得到的經緯度坐標，并據此繪制GIS效果圖。

可選地，所述已知參數包括風速、風向、氣壓、氣溫、泄漏源的經緯度、泄漏源的高度、重氣云團初始密度、重氣云團初始半寬b₀、泄漏后的時間、重氣的分子量和EPRGs濃度。

可選地，所述相關參數包括：用弧度表示的風向；氣壓與標準大氣壓的比值；初始高度h₀；地面風速。

可選地，所述最大影響距離分別是在輕EPRGs的濃度值ERPGs-3穩態下、中EPRGs的濃度值ERPGs-2穩態下和重EPRGs的濃度值ERPGs-1穩態下計算得到的。

可選地，所述本地坐標系是以下風向為x軸的正方向，垂直方向為y軸方向，泄漏源點的坐標設為(0，0)。

可選地，所述步驟S30中生成所述左邊界包括：

S31，生成上風向左邊界；

S32，生成下風向左邊界以及末端左邊界。

可選地，所述步驟S31的生成上風向左邊界，具體包括：