[發明專利]一種基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法

有效

• 申請號: 202011105192.4
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112199907B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 戴建煒;陳日偉;侯福年;李超順;宋宇;劉懋霖;邊之豪;李永剛;李佰霖;王晶;吳聲群
• 申請（專利權）人: 烏江渡發電廠;華中科技大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發明公開了一種基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法，包括，建立水電廠主廠房各層級洞室的三維模型，并對所述三維模型進行網格劃分和屬性設置；前處理網格文件，利用離線或在線所測得的測點處各指標數據對所述三維模型進行邊界條件設定；模擬計算所述指標數據，并選擇對應方程組進行迭代計算直至符合收斂條件，輸出三維流場仿真模型；通過后處理分析所述三維流場仿真模型，獲得速度場、溫度場和濕度場在空間各截面處的流場仿真結果，并通過所述流場仿真結果完成當前工況下通風效果的判斷。本發明通過多指標來對地下廠房通風系統的效果進行分析，能更為全面的分析當前風機工況是否滿足水電站正常生產生活的需要。

技術領域

本發明涉及流體力學的技術領域，尤其涉及一種基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法。

背景技術

隨著水力發電技術的不斷成熟，我國大型水電工程的施工水平及水輪機組的建造工藝均已居于世界前列。大力發展水電，不僅是解決能源短缺、促進生態環境建設的有效措施，更是縮短城鄉差距、推動綠色經濟的重要手段，水電站的產能與創收作用不可忽視。但在水電站的正常運營過程中也常常面臨環境所帶來的問題，由于需要從河流高處或水庫引水，水電站通常設立在地下數十米處，廠房整體被地下厚重巖石包圍，無論是通風效果還是散熱條件都遠不及地面建筑物，伴隨季節及天氣的變化，地下廠房極易出現潮濕、悶熱等狀況，廠房的部分層級甚至會出現滲水、結露的現象，這無疑對設備的正常運行及人員正常生活造成了很大隱患。此時，水電站地下廠房的通風系統作用尤為重要，其通風效果影響諸多涉及生產生活安全的指標因素，包括風速、溫度、濕度、氧氣濃度等等。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在的問題，提出了本發明。

因此，本發明提供了一種基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法，能夠直觀的反映出各指標在時空中的分布情況，相比局部測點單一數據以及單一的濕度分析，更能全面反映整體廠房的多指標參數變化規律，便于確定熱源、濕源以及低氧濃度區域的位置范圍，從而確立各工況下最適宜的風速條件，以及設立除濕裝置的具體位置。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：包括，建立水電廠主廠房各層級洞室的三維模型和流場仿真模型，并對所述三維模型進行網格劃分和屬性設置；前處理網格文件，利用離線或在線所測得的測點處各指標數據對所述三維模型進行邊界條件設定；模擬計算所述指標數據，并選擇對應方程組進行迭代計算直至符合收斂條件，輸出三維流場仿真模型；通過后處理分析所述三維流場仿真模型，獲得速度場、溫度場和濕度場在空間各截面處的流場仿真結果，并通過所述流場仿真結果完成當前工況下通風效果的判斷。

作為本發明所述的基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法的一種優選方案，其中：所述三維模型包括，根據所述水電廠的廠房設計圖紙，按照所述廠房整體尺寸、通風口與排風口尺寸、門廊尺寸以及發電機組尺寸進行三維建模，結構包括發電機層、母線層、勵磁變層、水輪機層和蝸殼層。

作為本發明所述的基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法的一種優選方案，其中：所述網格劃分包括，采用ICEM-CFD軟件對所述三維模型進行網格劃分，所述廠房不同位置的網格參數遵循局部到整體的設置方式；分別對送風口和排風口的區域進行網格劃分；對發電機組附近流場變化較大的區域做網格加密處理；而后將處理后網格整合合并成全局網格，進而得到主廠房各層級的網格模型。

作為本發明所述的基于CFD的水電站地下廠房多指標通風效果的分析方法的一種優選方案，其中：所述屬性設置包括，設置所述送風口的屬性為速度入口，設置所述排風口的屬性為靜壓出口，壓力值設定為一個大氣壓。