[发明专利]一种基于Fluent模拟的油库罐区风场探测布点方法

权利要求书

1.一种基于Fluent模拟的油库罐区风场探测布点方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定油库罐区的基本参数，包括：油库罐区内储罐、防火堤、隔堤的分布及尺寸；当地风速和风向；

(2)构建自定义风速函数，以实现不同垂直高度上风速大小的分布；风速函数用以下公式定义：

式中：V_z是给定高度z下的风速；

V₀是z₀高度下的风速；

α是一个无量纲参数，其值取决于大气稳定类别和表面粗糙度；

(3)根据步骤(1)中确定的油库罐区的基本参数，采用3D建模软件对油库罐区内的储罐、防火堤、隔堤进行1:1建模；

(4)对步骤(3)中的3D模型进行非结构化网格划分并对油库储罐周围网格进行加密以提升计算精度，当网格的尺寸扭曲率和角度扭曲率低于0.85则合格；

(5)将网格文件导入Fluent求解器，并设置组分、计算模型、算法以及边界条件，组分仅设置空气即可，大气压力设置为101kpa，求解模型采用Fluent求解器中的湍流模型，储罐、防火堤、隔堤、模型地面均设置为壁面边界条件，风速的大小和风向根据实际情况而定；

(6)在Fluent求解器内导入风速定义函数，将模拟初始化后开始对空气流动进行模拟，直到计算至收敛得到随时间动态变化的风场，当残差值低于0.0001则为收敛；

(7)根据动态风场的模拟结果分析风场中风速明显高于环境风速或低于环境风速以及风向波动较大的点；确定好需要测量的特征位置后，根据位置坐标在现场布置移动气象站监测设备，用来测量风速；

(8)在计算机上安装移动气象站相关软件及驱动，在油库罐区附近空旷区域设置移动气象站，并与计算机、移动电源相连接；

(9)根据实际测量的环境风向及Fluent模拟结果确定油库罐区内具体需要测量的位置点，并在位置点设置移动气象站、移动电源和用于记录的计算机；

(10)测量完成后将计算机中的数据导出并进行处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于Fluent模拟的油库罐区风场探测布点方法，其特征在于，步骤(3)中的3D建模软件为SolidWorks、Designmodeler或者ICEM。

3.根据权利要求1所述的一种基于Fluent模拟的油库罐区风场探测布点方法，其特征在于，步骤(5)中的湍流模型选取k-ε湍流模型，假定分子之间无粘性，介质的流动是完全湍流流动，k-ε湍流模型如下：

式中：

Y_M＝2ρεM_t²；

G_k、G_b是湍流动能k的产生项，分别由平均速度梯度和浮力作用引起；

Y_M是对总的耗散率的影响，由可压缩湍流脉动膨胀引起；

β为热膨胀系数；

a为声速；

t为时间；

x_i、x_j为坐标系向量；

μ为流动粘度；

ε为湍流耗散率；

C_μ、C_1ε、C_2ε、C_3ε为经验常数；

S_k、S_ε为需要定义的源项；

g_i为重力加速度；

Pr_t为普朗特数；

T为环境温度；

M_t²为马赫数。