[发明专利]一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法

说明书

本发明一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法，通过Fluent软件里的计算模型和算法还原出储罐泄漏过程，将原本难以通过实验观测研究的储罐泄漏过程进行可视化分析，并通过改变泄漏高度、孔径、泄漏孔形状可得到不同的模拟结果，得到不同泄漏情况对泄漏过程的影响，对于不同泄漏情况造成的后果可以进行对比分析，并总结规律。本发明能够根据双层罐壁原油储罐不同泄漏高度、孔径、形状，模拟出原油储罐内壁发生泄漏后，原油在内外壁间的流动过程及最终在罐根处的原油扩散范围，为原油储罐泄漏事故风险掌控提供一定的理论依据。

技术领域

本发明涉及一种原油储罐泄漏模拟方法，具体是一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法，属于智能模拟技术领域。

背景技术

原油是一种危险物质，其本身具有燃爆性，还会挥发出可燃性气体、硫化氢等有毒气体。在储存过程中，需要解决原油可能带来的安全环保问题，特别是储存原油的储罐罐体一旦发生泄漏，原油流动到外界环境往往会引起火灾爆炸事故，造成比较严重的后果。泄漏作为火灾爆炸事故的初始环节，其过程对后果有着重要的影响。

为了更好的掌控泄漏事故风险，需要对泄漏过程进行模拟分析，就国内目前已有的文献和相关资料可以得知，对于原油储罐泄漏的事故的研究主要针对泄漏后造成的后果，例如发生火灾爆炸，而忽略了对泄漏过程的研究；其次，也未能考虑到储罐罐体本身结构的复杂性，例如双层罐壁对泄漏影响；另外，罐体本身发生泄漏的高度、泄漏孔的尺寸形状都会对泄漏过程和结果产生影响。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法，能够根据双层罐壁原油储罐不同泄漏高度、孔径、形状，模拟出原油储罐内壁发生泄漏后，原油在内外壁间的流动过程及最终在罐根处的原油扩散范围，为原油储罐泄漏事故风险掌控提供一定的理论依据。

本发明一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法，包括以下步骤：

(1)确定原油储罐及原油的相关参数；

(2)确定需要模拟的泄漏情况，并通过公式(2)计算泄漏速率v₂：

其中，ρ是原油的密度；g是当地重力加速度；Δh是原油界面与泄漏孔界面的高度差；

(3)用workbench中的Designmodeler软件对储罐内外壁间的空腔以及泄漏孔进行空腔模型建立，并采用Meshing软件对该模型进行非结构化网格划分，根据泄漏孔实际尺寸大小，通过修改面网格尺寸来加密泄漏孔处的网格，并输出网格文件；

(4)将网格文件导入Fluent求解器，利用Fluent检查网格文件中网格尺寸扭曲率和角度扭曲率：

若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均大于或等于0.85，则返回步骤(3)；

若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均小于0.85，则设置为瞬态计算，打开重力并设置重力加速度，设置组分、边界条件、求解模型及其求解算法；Fluent求解器中设有瞬态计算和稳态计算两种计算方法，本发明选择瞬态计算方法；

(5)设置残差值为N；初始化计算，将原油储罐空腔模型中的原油组分体积分数初始化为0；

(6)设置时间步长和计算步数；

(7)判断是否收敛：若计算残差值趋于稳定或者低于设定的残差值则判定为收敛：

若是，计算完成，利用Fluent进行后处理，得到原油流动的动态过程，以及最终在罐根处的扩散范围；

若否，提升网格质量，调节亚松弛因子，返回步骤(5)。