一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法及应急疏散方法技术

本发明专利技术公开一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法及应急疏散方法，该三维模拟方法包括获取泄漏源的位置信息，根据所述泄漏源的位置，获取周边测量的气象实时数据和泄漏源强数据，将该气象实时数据与风场数据库中风场查询数据进行比对查询，从风场数据库中获取该泄漏源的风场数据，将上述风场数据以及泄漏源强数据带入气体扩散公式，计算获得气体扩散场数据。上述三维模拟方法通过建立风场数据库，利用该风场数据库快速查询获得泄漏源周围的风场数据，该风场数据的获得过程快速高效，删减了以往需要进行风场计算的步骤，可以最快时间获得三维模拟场数据，适用于新形势下化工园区、厂矿企业对应急系统的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气体扩散模式领域，具体涉及一种用于气体泄露扩散的三维模拟方 法，本专利技术还涉及针对气体泄露的应急疏散方法。
技术介绍
目前有毒气体的扩散应急模式都使用一般的烟羽扩散模式，所述经验模型是采用 数学公式近似模拟结果的方式，这种方法特点是快，缺点是对地表复杂的情况误差很大，因 为这种模式采用数学的方法对实验过的类似现象进行拟合，而现实中存在千差万别的实际 情况，所以造成差较大，极大的影响到应急扩散模拟在应急体系中的发挥。例如在风向突然 改变的情况下，气体如何扩散，地面具有大量的高层建筑，风流场不稳定，如果确定气体扩 散的范围等等，所述烟羽扩散模式均不能解决。 现阶段，采用较多的是三维模拟技术，该技术能模拟较复杂情况。具体地，所述三 维模拟技术包括三维有限单元计算数值模拟、三维风洞实验模拟和其它材料的工程实验模 拟技术。该技术是实现科学规划、应急体系优化设计、油田油气安全开发、危险化学品安全 生产、毒气泄漏事故预警等任务中的一种有效的技术手段。该技术已成功应用于油气田勘 探设计，矿山、隧道、水利工程优化布局、化工和防治等多个领域，具有显著的社会和经济效 益。但是普通三维模拟技术需要的计算时间长，在应急情况下，需要快速得出计算结果，所 以该三维模拟技术又不能适应应急的需求。 现亟需一种新型技术来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，以解决现有三维模拟系统存 在的上述问题。 本专利技术提供一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，包括：获取泄漏源的位置信 息；根据所述泄漏源的位置，检测该位置及周围的气象实时数据和泄漏源源强数据；将检 测到的气象实时数据与风场数据库中风场查询数据进行比对查询，从风场数据库中获取该 泄漏源的风场数据；将上述风场数据及泄漏源源强数据带入气体扩散公式，计算获得气体 扩散场数据。 优选地，所述气象实时数据包括风向实时数据和风速实时值；所述泄漏源源强数 据包括泄漏源泄漏量、泄漏气体组份。 可选地，所述风场数据库中风场查询数据包括风速查询数据和风向查询数据。 所述风速查询数据是按照数值大小排列的一组数据；所述风向查询数据是按照方 向角度值的大小排列的一组数据；所述从风场数据库中获取该泄漏源的风场数据，具体是， 风场数据库中一个风速查询数据和一个风向查询数据共同对应一个风场数据，该数据为泄 漏源的风场。 优选地，所述气象实时数据为风速实时值，所述将检测到的气象实时数据与风场 数据库中风场查询数据进行比对查询，采用以下方式： 获取风速实时值，判断风场数据库中是否有与该风速实时值相同的风速值，若判 断结果为是，则直接取相对应的风场数据。 若判断结果为否，则先确定接近的两个风速值，再将该接近的两个风速值进行插 分运算得出风场数据。 优选地，所述现场气象数据为现场风向数据，所述将检测到的气象实时数据与风 场数据库中风场查询数据进行比对查询，采用以下方式： 获取风向实时数据，判断风场数据库中是否有与该风向实时数据相同的风向数 据，若判断结果为是，则直接取相对应的风场数据。 若判断结果为否，则找出接近的两个风向数据，将接近的两个风场数据进行矢量 插分运算得出需要的风场数据。 优选地，所述风场数据是根据风速查询数据、风向查询数据得出的事先通过计算 流体力学计算得出风场数据组。 优选地，所述气体扩散公式是以基本守恒方程为基础，利用计算流体力学、传质学 与传热学的原则确定的一个计算公式。 可选地，所述气体扩散场数据包括随时间变化的浓度场数据以及相应的安全区 域、疏散区域、可用疏散时间。 可选地，所述气象实时数据采用风向风速仪检测。 可选地，所述风向风速仪设置在泄漏源的位置处和/或与泄漏源周围的特定检 测位置处。 本专利技术提提供一种针对气体泄露的应急疏散方法，包括：计算获得泄漏气体的扩 散场数据；根据所述扩散场数据确定疏散距离、疏散方向和可用疏散时间。其中，所述扩散 场数据是采用所述的用于气体泄露扩散的三维模拟方法得出。 与现有技术相比，本专利技术其中一方面具有以下优点：本专利技术公开一种用于气体泄 露扩散的三维模拟方法，该方法包括获取泄漏源的位置信息，根据所述泄漏源的位置，获取 周边测量的气象实时数据和泄漏源强数据，将该气象实时数据与风场数据库中风场查询数 据进行比对查询，从风场数据库中获取该泄漏源的风场数据，将上述风场数据以及泄漏源 强数据带入气体扩散公式，计算获得气体扩散场数据。上述三维模拟方法通过建立风场数 据库，利用该风场数据库快速查询获得泄漏源周围的风场数据，该风场数据的获得过程快 速高效，删减了以往需要进行风场计算的步骤，可以最快时间获得三维模拟场数据，适用于 新形势下化工园区、厂矿企业对应急系统的要求。 【附图说明】 图1是本专利技术用于气体泄露扩散的三维模拟方法的流程图； 图2是本专利技术针对气体泄露的应急疏散方法的流程图。 【具体实施方式】 本专利技术提供一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，此处气体一般为有毒有害气 体，为了防止有毒有害气体在扩散中对周围生物造成影响和危害，需要快速获得气体泄漏 源及其周围位置处的气体扩散的指标，方便气体泄漏的后续处理和制定人员逃生策略，最 大限度减少损伤。 本专利技术提供的一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，该方法包括以下步骤。 步骤S101，获取泄漏源的位置信息。 上述泄漏源的位置信息包括泄漏源所处地形和位置坐标等，所述地形包括简单地 形和复杂地形。采用该方法模拟气体的扩散方式使泄漏源的地形情况不受限制。对于复杂 的地形或者泄漏源，仍可采用该方法进行模拟计算，其具体原因在下述步骤中具有具体体 现。 为了方便计算，将泄漏源设置于三维空间中，所述泄漏源的位置设置为三维坐标 原点，泄漏源周围的位置则以该坐标原点为基点进行定义。 另外，对于泄漏气体的类型及性质也需要确定，因为有些气体具有剧毒、有些气体 的性质仅仅是危害生物，有些气体由于本身的性质扩散较快，有些气体密度大于空气密度， 其泄漏后可能沿地表扩散，所以，泄漏气体的类型和性质也需要定义并形成气体特性的数 据库，在实际使用过程中可以在数据库中直接调取相应的数据信息。 步骤S102,根据所述泄漏源的位置，检测该位置及周围的气象实时数据和泄露源 源强数据。 所述气象实时数据包括风速实时值和风向实时数据，在气体扩散中风向和风速是 影响气体扩散重要的参数，并且风向和风速也具有不稳定性，风向和风速随时间变化进行 变化，而风场数据又是计算气体扩散至关重要的决定性因素，所以，获取泄漏源及其附近的 风场数据是确定扩散指标的关键因素。 所述泄漏源源强数据包括泄漏源泄漏量和泄漏气体组份。该源强数据的影响因素 可以包括气体泄漏体积、组分，以及气体在容腔中的压强等等。上述气体体积组分等因素数 据直接影响泄漏源泄漏量和泄漏强度。 当气体泄漏量较大，扩撒范围也较大时，不但需要在泄漏源位置检测气象实时数 据，还需要在泄漏源的周围，特别是在离泄漏源较远位置也设置检测气象实时数据，从而对 泄漏源的泄漏情况进行更精准的模拟计算。 所述现场温度和现场湿度也会对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征在于，包括：获取泄漏源的位置信息；根据所述泄漏源的位置，检测该位置及周围的气象实时数据和泄漏源源强数据；将检测到的气象实时数据与风场数据库中风场查询数据进行比对查询，从风场数据库中获取该泄漏源的风场数据；将上述风场数据及泄漏源源强数据带入气体扩散公式，计算获得气体扩散场数据。

【技术特征摘要】
1. 一种用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征在于，包括： 获取泄漏源的位置信息； 根据所述泄漏源的位置，检测该位置及周围的气象实时数据和泄漏源源强数据； 将检测到的气象实时数据与风场数据库中风场查询数据进行比对查询，从风场数据库 中获取该泄漏源的风场数据； 将上述风场数据及泄漏源源强数据带入气体扩散公式，计算获得气体扩散场数据。2. 根据权利要求1所述的用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征在于，所述气象 实时数据包括风向实时数据和风速实时值； 所述泄漏源源强数据包括泄漏源泄漏量和泄漏气体组份。3. 根据权利要求1所述的用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征在于，所述风场 数据库中风场查询数据包括风速查询数据和风向查询数据； 所述风速查询数据是按照数值大小排列的一组数据；所述风向查询数据是按照方向角 度值的大小排列的一组数据； 所述从风场数据库中获取该泄漏源的风场数据，具体是，风场数据库中一个风速查询 数据和一个风向查询数据共同对应一个风场数据，该数据为泄漏源的风场。4. 根据权利要求3所述的用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征在于，所述气象 实时数据为风速实时值，所述将检测到的气象实时数据与风场数据库中风场查询数据进行 比对查询，采用以下方式： 获取风速实时值，判断风场数据库中是否有与该风速实时值相同的风速值，若判断结 果为是，则直接取相对应的风场数据； 若判断结果为否，则先确定接近的两个风速值，再将该接近的两个风速值进行插分运 算得出风场数据。5. 根据权利要求3所述的用于气体泄露扩散的三维模拟方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：席学军，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11