[发明专利]液氢泄露扩散范围的预测方法及系统

权利要求书

1.一种液氢泄露扩散范围的预测方法，其特征在于，包括：

对液氢泄露处的温度T和液氢泄漏质量m进行测量；

根据液氢泄露后是否形成液池将液氢蒸发分为连续蒸发和瞬时蒸发；其中，所述瞬时蒸发表示液氢泄露但未形成液池时氢气的扩散范围，所述连续蒸发表示液氢泄露且已形成液池时氢气的扩散范围；

构建瞬时蒸发扩散模型和连续蒸发扩散模型；

若未形成液池则根据所述瞬时蒸发扩散模型对液氢泄露扩散范围进行预测，若形成液池则根据所述连续蒸发扩散模型对液氢泄露扩散范围进行预测；

其中，所述瞬时蒸发扩散模型的构建包括：

在任意半径的半球体内选取一单元体作为控制体，所述半球体在氢气扩散范围之内；

根据菲克扩散定律建构建所述控制体的质量守恒方程；

通过无量纲分析对氢气浓度与扩散系数、时间、液氢泄露质量的关系进行分析，获得氢气浓度与各因素的无量纲关系式；

将所述质量守恒方程与所述无量纲关系式结合，得到所述瞬时蒸发扩散模型：其中，c(r,t)即表示氢气浓度分布，m表示液氢泄露质量，D表示氢气扩散系数，r表示氢气扩散半径，t表示时间。

2.如权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述连续蒸发扩散模型的构建包括：

根据液氢泄露处的温度T确定液氢饱和蒸气压，根据液氢饱和蒸气压、液池上方氢气分压、温度T、质量传输速率确定液氢的蒸发速率q^evap；

根据所述瞬时蒸发扩散模型、蒸发速率q^evap和随时间变化的氢气扩散半径构建所述连续蒸发扩散模型，包括：其中，m_f表示闪蒸氢气质量，t₀表示液池消失的时刻，r₀表示t₀时刻的氢气扩散半径。

3.如权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述根据菲克扩散定律建构建所述控制体的质量守恒方程包括：

计算所述半球体的在球坐标系三个方向的净质量通量，具体包括：获取dt时刻内经r方向、θ方向、方向进入所述控制体的氢气质量通量和流出所述控制体的氢气质量通量，获取所述控制体在r方向、θ方向、方向各自的净质量通量，将三个方向的净质量通量相加得到所述质量守恒方程，即其中c表示氢气浓度。

4.如权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述无量纲关系式包括：

5.一种液氢泄露扩散范围的预测系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于获取液氢泄露处的温度T和液氢泄漏质量m；

划分模块，用于根据液氢泄露后是否形成液池将液氢蒸发分为连续蒸发和瞬时蒸发；其中，所述瞬时蒸发表示液氢泄露但未形成液池时氢气的扩散范围，所述连续蒸发表示液氢泄露且已形成液池时氢气的扩散范围；

模型构建模块，包括第一模型构建单元和第二模型构建单元，所述第一模型构建单元用于构建所述瞬时蒸发扩散模型，所述第二模型构建单元用于构建所述连续蒸发扩散模型；

预测模块，包括第一预测单元和第二预测单元，若未形成液池则所述第一预测单元根据所述瞬时蒸发扩散模型对液氢泄露扩散范围进行预测，若形成液池则所述第二预测单元根据所述连续蒸发扩散模型对液氢泄露扩散范围进行预测。