[发明专利]用于三维空间的泄漏气体扩散预测方法

权利要求书

1.一种用于三维空间的泄漏气体扩散预测方法，该方法包括：

步骤S1，采集参数，所述参数包括地理环境参数和泄漏源自身的参数；

步骤S2，建立坐标系，并参照该坐标系建立固定区计算域，将所述固定区计算域内的气体离散化为由多个离散点界定的流体微团；

步骤S3，基于流体力学领域的纳维-斯托克斯方程建立在所述固定区计算域内的泄漏气体扩散方程，所述泄漏气体扩散方程中包括质量守恒方程、动量方程和能量守恒方程；

步骤S4，将所述步骤S3中得到的所述质量守恒方程、所述动量方程和所述能量守恒方程转换为关于空间离散坐标和时间坐标的差分方程，并根据定解条件和采集到的所述参数，以迭代的方式求解所述固定区计算域内的泄漏气体扩散浓度分布场的数值解；

步骤S5，建立所述泄漏气体扩散浓度分布场与采集到的所述参数中的部分或全部间的函数关系；

步骤S6，将所述步骤S5中得到的所述函数关系表示为包含待定系数的无量纲化函数关系，并且将从所述步骤S4中得到的所述数值解中的部分或全部代入所述无量纲化函数关系，以确定所述待定系数的值；以及

步骤S7，将感兴趣的点的空间坐标和时间坐标代入步骤S6中得到的所述系数已被确定的所述无量纲化函数关系，计算得到所述感兴趣的点的泄漏气体扩散浓度，所述感兴趣的点在所述固定区计算域内或者在所述固定区计算域外。

2.根据权利要求1所述的泄漏气体扩散预测方法，还包括：

当所述泄漏源为多个泄漏源时，针对所述多个泄漏源中的每一个，按照所述步骤1～步骤7计算该泄漏源在所述感兴趣的点的所述泄漏气体扩散浓度，将计算得到的所述多个泄漏源的所述泄漏气体扩散浓度相加，以得到所述感兴趣的点的总的泄漏气体扩散浓度；或者针对所述多个泄漏源中的每一个，按照所述步骤1～步骤6得到对应于该泄漏源的所述泄漏气体扩散浓度分布场的所述无量纲化函数关系，总的泄漏气体扩散浓度分布场是所述多个泄漏源的所述泄漏气体扩散浓度分布场的和，再将所述感兴趣的点的空间坐标和时间坐标代入所述总的泄漏气体扩散浓度分布场的所述无量纲化函数关系，以得到所述感兴趣的点的总的泄漏气体扩散浓度。

3.根据权利要求1所述的泄漏气体扩散预测方法，其中所述地理环境参数包括泄漏源所在地的经度X₀、纬度Y₀和海拔H₀、云层密度ρ₁、风速V、风向α和温度T；所述泄漏源自身的参数包括泄漏气体密度ρ₀和泄漏源特征尺寸L，如果所述泄漏源是瞬时泄漏源，还包括泄漏量Q，如果所述泄漏源是连续泄漏源，还包括泄漏质量流率q和泄漏时间T_t0。

4.根据权利要求3所述的泄漏气体扩散预测方法，其中在所述步骤3中建立所述固定区计算域内的所述泄漏气体扩散方程时，对所述固定区计算域内的所述泄漏气体做层流假设，并假设所述流体微团在运动过程中是绝能的。