[发明专利]一种大型原油浮顶储罐非稳态传热过程数值模拟方法

权利要求书

1.一种大型原油浮顶储罐非稳态传热过程数值模拟方法，包括如下内容：

步骤一：以原油储罐过轴线的剖面为研究对象，建立储罐二维非稳态传热数值模型；

步骤二：运用有限差分法对数值模型区域进行离散，得到外部角点、边界节点以及内部节点的非稳态离散方程，并根据离散方程的稳定性，确定空间步长以及时间步长；

步骤三：根据罐顶、罐壁以及罐底的边界条件，建立原油物性参数、边界传热系数与温度的对应关系，所述边界传热系数包括罐顶传热系数、罐壁传热系数及罐底传热系数，具体按照以下步骤进行：

(1)假定罐顶温度，与油品温度之间的平均值为定性温度，然后计算出在此定性温度下油品的物性参数：相对密度、粘度、导热系数、比热容以及体膨胀系数；

(2)根据格拉晓夫准则和普朗特准则，确定中间系数和值，然后计算出内部放热系数、外部放热系数以及辐射放热系数，如果是双盘浮顶罐，还需要根据浮舱定性温度计算出舱内放热系数；

(3)计算得出罐顶传热系数，根据热平衡原理进行验算；如果满足精度，则认为假定的平均温度是准确的；如不满足，应重新假定平均温度，再计算罐顶传热系数，同理可得罐壁传热系数及罐底传热系数；

步骤四：对罐内原油初始温度进行赋值，运用插值法将相应温度下的原油物性参数及边界传热系数，代入到外部角点、边界节点以及内部节点离散方程中，然后迭代进行下一个时间步长的计算，得出罐内原油温度场分布，直到整个模拟过程计算结束，得出罐内原油温度场的变化规律。

2.根据权利要求1所述的大型原油浮顶储罐非稳态传热过程数值模拟方法，其特征在于：步骤二所述的运用有限差分法对数值模型区域进行离散，得到外部角点的非稳态离散方程，其中点D(1，1)为储罐模型的底部角点，外部角点的非稳态离散方程中的底部角点方程是：

式中：分别为点D(1,1)在第i+1和i时间上的温度，℃，分别为点D的相邻点(2，1)和(1,2)上的温度，℃，t_f为罐外的温度，℃，t_tu为土壤温度，℃，Fo_x、Bi_x分别为x方向上网格傅里叶数、网格毕渥数，Fo_y为y方向上网格傅里叶数、Bi_ydi为底部y方向上网格毕渥数；

其中：对于顶部角点B(M，N)，外部角点的非稳态离散方程中的顶部角点方程是：

式中：分别为点B(M,N)在第i+1和i时间上的温度，℃，分别为点B的相邻点(M，N-1)和(M-1,N)上的温度，℃，t_f为罐外的温度，℃，Fo_x、Bi_x分别为x方向上网格傅里叶数、网格毕渥数，Fo_y为y方向上网格傅里叶数、Bi_yding为顶部y方向上网格毕渥数。