[发明专利]一种变电站事故油池内油水分离过程的数值模拟方法

说明书

本发明公开了一种变电站事故油池内油水分离过程的数值模拟方法，包括如下步骤：建立变电站事故油池模型，并进行网格划分；将网格导入Fluent软件，并选择多相流模型及湍流模型；设置求解模型的流体参数、边界条件、初始条件、求解方法和求解精度；运行Fluent软件对事故油池内油水分离过程进行计算；对结果进行后处理，得到事故油池内部油水分离情况。该方法节省了改造成本；根据事故油池的实际运行条件对其内部油水分离过程进行数值模拟，获得事故油池内油水分离过程中的油水两相分布图，展示事故油池内油水分离过程的变化规律，最终为事故油池的改造设计提供理论基础，为事故油池的可靠性分析提供了重要的参考依据。

技术领域

本发明涉及一种数值模拟方法，具体为一种变电站事故油池内油水分离过程的数值模拟方法，属于变电站事故油池技术领域。

背景技术

变电站事故油池是油浸式变压器故障或火灾发生后排油的主要构筑物。其利用油的密度小于水且油水不相溶等性质实现油水分离。油水分离的同时，事故油池底层水在压力作用下由管道排出，以确保对变压器油的截留储存。但若油水分离效果较差，将会导致一部分废油排出，污染环境，对人体存在很大的危险隐患。现有涉及有关事故油池构造对油水分离效果的研究甚少，事故油池的改造设计未引起足够重视，导致油水分离效果不理想。

传统的事故油池改造通常有油池分格、扩大体积等方案，由于无法了解到事故油池内油水分离的全过程，普遍不能获得最佳的改造效果，造成油水分离效果较差、投入成本较大等问题。

发明内容

本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种变电站事故油池内油水分离过程的数值模拟方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种变电站事故油池内油水分离过程的数值模拟方法，包括如下步骤：

A.建立变电站事故油池模型，并进行网格划分；

B.将网格导入Fluent软件，并选择多相流模型及湍流模型；

C.设置求解模型的流体参数、边界条件、初始条件、求解方法和求解精度；

D.运行Fluent软件对事故油池内油水分离过程进行计算；

E.对结果进行后处理，得到事故油池内部油水分离情况。

优选的，步骤A中采用SolidWorks软件进行建模，采用ANSYSICEM软件进行网格划分。

优选的，步骤B中所述的多相流模型采用欧拉模型，湍流模型采用k-ε模型。

优选的，步骤C中所述的流体参数包括密度、粘度和油滴粒径：

(1)在20℃时，水的密度为998.2kg/m³，粘度为1.003×10^-3Pa·S；

(2)在20℃时，油的密度为895kg/m³，粘度为0.9456×10^-3Pa·S；

(3)设置油滴粒径为0.5mm～1mm。

优选的，所述的边界条件：

(1)入口处设定为速度入口条件，其速度为0.7067m/s～1.4147m/s；

(2)入口处油的浓度为20％～80％；

(3)出口处设定为自由出流条件；

(4)筒壁设置为壁面无滑移条件。

优选的，步骤D采用Fluent软件对事故油池内部油水分离过程进行数值计算，通过有限体积法进行离散，SIMPLE算法进行求解，最终获得事故油池内油水分离过程的计算结果。