[發(fā)明專利]基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010024896.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111241757A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡良才;李哲輝;李玉雷;郭大平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中核第四研究設(shè)計(jì)工程有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F30/13
• 代理公司: 北京聯(lián)瑞聯(lián)豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11411
• 代理人: 趙娜

1.一種基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1，收集資料：收集鈾尾礦庫(kù)的基本資料，所述基本資料包括但不限于鈾尾礦庫(kù)設(shè)計(jì)圖紙、安全分析報(bào)告和實(shí)測(cè)地形圖；

S2，建立模型：利用三維建模軟件建立鈾尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)、壩體及下游一定范圍河道內(nèi)的三維模型，三維模型與鈾尾礦庫(kù)的基本資料相對(duì)應(yīng)；

S3，設(shè)置模型：根據(jù)模型網(wǎng)格劃分方法，分區(qū)域劃分三維模型的網(wǎng)格；根據(jù)實(shí)際邊界，確定鈾尾礦庫(kù)頂部及下游河道的邊界條件；

S4，數(shù)值求解：選擇適用的紊流數(shù)學(xué)模型、控制方程離散方法、自由表面追蹤方法作為數(shù)值模擬的求解方法；

S5，對(duì)比驗(yàn)證：將數(shù)值模擬的結(jié)果與模型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果驗(yàn)證、率定、優(yōu)化數(shù)值模型；

S6，模擬計(jì)算：擬定計(jì)算方案，采用經(jīng)優(yōu)化后的三維數(shù)值模型，對(duì)鈾尾礦庫(kù)潰壩進(jìn)行三維數(shù)值模擬，計(jì)算不同潰壩型式潰壩影響后果；

S7，分析結(jié)果：分析計(jì)算結(jié)果可靠性和合理性，給出鈾尾礦庫(kù)庫(kù)址及下游計(jì)算區(qū)域流場(chǎng)、泥石流深、流量、流速變化過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟S2具體包括以下步驟：

S201，選定模擬軟件：根據(jù)項(xiàng)目需求及軟件功能、特點(diǎn)，選擇適用的數(shù)值模擬軟件；

S202，建立三維模型：根據(jù)某鈾尾礦庫(kù)圖紙及實(shí)測(cè)的1：1000地形圖，利用三維建模軟件建立鈾尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)、壩體及下游一定范圍內(nèi)河道的初始三維模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟S3具體包括以下步驟：

S301，劃分模型網(wǎng)格：確定模型網(wǎng)格劃分方法，分區(qū)域劃分三維模型網(wǎng)格，網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格；向鈾尾礦庫(kù)壩體下游方向?yàn)閤方向，重力方向?yàn)閦方向，網(wǎng)格的尺寸為：x＝y(tǒng)＝6.0m，z＝2.0m；提高鈾尾礦庫(kù)壩址處、下游河道變化劇烈處重點(diǎn)區(qū)域網(wǎng)格密度，以提高數(shù)值模擬精度；

S302，確定邊界條件：根據(jù)實(shí)際邊界條件確定鈾尾礦庫(kù)頂部及下游河道的邊界條件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，鈾尾礦庫(kù)頂部及下游河道的邊界條件為：模型頂面設(shè)置為壓力入口邊界，底邊及四周側(cè)面設(shè)置為法向速度為零、無(wú)滑移的固體邊壁，河道出口方向?yàn)樽杂沙隽鳎O(shè)置為壓力出口邊界；尾礦庫(kù)下游為水田、灌木叢，下墊面的糙率n值在下游河道取0.03。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟S4具體包括

S4，數(shù)值求解：選擇RNG k-ε紊流數(shù)學(xué)模型、有限體積法離散控制方程、VOF自由表面追蹤方法作為數(shù)值模擬的求解方法。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟S6具體包括

S6，模擬計(jì)算：根據(jù)可能出現(xiàn)的潰壩型式，同時(shí)考慮遭遇不同標(biāo)準(zhǔn)洪水和壩前水位，擬定計(jì)算方案；采用經(jīng)優(yōu)化后的三維數(shù)值模型，對(duì)鈾尾礦庫(kù)潰壩進(jìn)行三維數(shù)值模擬，計(jì)算不同潰壩型式潰壩影響后果。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于計(jì)算流體力學(xué)的鈾尾礦庫(kù)潰壩三維數(shù)值模擬方法，其特征在于，步驟S7具體包括

S7，分析結(jié)果：分析計(jì)算結(jié)果可靠性和合理性，給出鈾尾礦庫(kù)庫(kù)址及下游計(jì)算區(qū)域流場(chǎng)、泥石流深、流量、流速變化過(guò)程的相關(guān)數(shù)據(jù)；根據(jù)鈾尾礦庫(kù)下游各居民點(diǎn)人口、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，分析潰壩泥石流淹沒(méi)范圍和對(duì)下游各居民點(diǎn)及建筑、設(shè)施的影響程度，估算潰壩泥石流可能造成的損失。