多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，利用Fluent方法分别模拟不同的物理、化学反应过程，并利用传热燃烧模型及多相流模型模拟传热及多相流应用场景；以分析超长管道中的局部如直管、水平管和弯管处的流动规律；利用EPANET提供可视化网络编辑器，以构建管网模型，编辑管网模型的属性数据；对长距离压缩空气泡沫管网内的水力行为进行长时间仿真，实时跟踪管网中各节点的压力、流量，以实时探测表征压缩空气泡沫输送时，局部微观演化行为和动态感知压缩空气泡沫在长距离管网中的全局发展趋势。本发明专利技术解决了换流站内压缩空气泡沫所有输送信号的的统一调配困难、无法进行换流站内各场景下压缩空气泡沫的输送损失预测的技术问题。输送损失预测的技术问题。输送损失预测的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及换流站消防安全
，具体涉及多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法及系统。

技术介绍

[0002]当前，压缩空气泡沫灭火技术已成功在青豫、陕武、雅江等6座新建和在建特高压换流站，灵绍、锦苏、宾金、祁韶、中州等9座在运特高压换流站实现工程应用，后续其他特高压直流工程、柔性直流工程也将陆续开展应用。压缩空气泡沫灭火系统的泡沫产生端和泡沫释放端一般具有较远的距离，这是压缩空气泡沫系统在特高压换流站中应用的优势之一，可以避免泡沫产生端受到火灾威胁，然而，这又避免不了压缩空气泡沫灭火剂需要通过管道长距离输送的问题。长距离输送一方面使得泡沫灭火剂从泡沫产生端运动到泡沫释放端需要一定的时间，这个时间存在对快速灭火可能极为不利，同时因为管道阻力等存在，可能反过来对泡沫管道输运提出更高的要求。目前已投运特高压工程中站内现有压缩空气泡沫输运管网最长可达400m左右，随着白鹤滩
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江苏特高压直流工程输运管道突破600m压缩空气泡沫支援调相机区域、站区压缩空气泡沫消防机器人多区域作业、交直流特高压变电站合建共用消防管道等现实需求的提出，需要对特高压换流站超长距离管网压缩空气泡沫流变特性及管网优化配置技术进行研究，为特高压工程消防新技术的可靠应用提供技术支撑。
[0003]目前国内外针对特高压换流站使用的压缩空气泡沫输送技术研究仍较少，尚无直接涉及特高压换流站压缩空气泡沫超长距离输送和管网优化设计的文献，以及压缩空气泡沫两相流体流型及流动特性基础理论仍不完善。例如公布号为CN101984340A的现有专利技术专利文献《一种基于人工智能的软性磨粒两相湍流流型识别方法》包括以下步骤：1)软性磨粒两相湍流压力信号的采集；2)压力信号特征提取及分析：采用小波包方法将频带进行多层次划分，对多分辨率没有细分的高频部分进一步分解，并根据被分析信号的特征，自适应地选择相应频带，使之与信号频谱匹配；3)利用概率神经网络对由定义的特征参数构成的流型样本进行训练并识别，根据概率神经网络结构和学习样本的关系，所述学习样本为归一化后的小波包信息熵特征向量，确定用于流型识别的概率神经网络的结构，对该网络进行相关设置并进行学习训练，使用该概率神经网络对不同流型样本的识别。由该现有技术的具体实现方式内容可知，该文献披露的现有方案使用FLUENT软件中欧拉模型与重整化群双方程模型相结合的仿真技术，对小尺寸弯道内不同速度下的软性磨粒两相流进行仿真，设定仿真时间，对小尺寸弯道内壁面顶点处压力进行采集，所述的小尺寸弯道为出口处带有一小段直管的180
°
大曲率圆管，该现有技术偏重两相流应用场景下的模拟和识别，但在局部分析方面，对于多相流体流型的判断，现有技术主要通过试验观察得到，流型图存在过渡区域的不确定性问题；又例如公布号为CN111881600A的现有专利技术专利申请文献《基于MpCCI多物理场作用的管道耦合分析方法》，该方法包括获取结构固体域模型单元和流体域模型单元，对结构固体域模型单元进行有限元网格划分，对流体域模型单元进行有限元网格划
分；对结构固体域模型单元进行前处理；对流体域模型单元进行前处理；将结构固体域模型单元的数据和流体域模型单元的数据分别导入MpCCI中进行耦合分析；计算各结构力学分析步的静力分析步总时长和步长，在静力分析步计算结束后，流体域模型单元初始化；流体域模型单元和结构固体域模型单元耦合分析计算。由该现有技术的具体实施内容可知，该现有技术在FLUENT的流体域模型中，获取对应的单元网格数据，生成CAS.的过程文件并存储；启动MpCCI多物理场耦合软件，根据与实际使用相符合的耦合条件选择耦合界面，在耦合区域内设置结构固体域单元和流体域单元交换的物理量，并选择双向流固耦合的数据传输方式，定义ABAQUS为RECEIVE，FLUENT为EXCHANGE，将ABAQUS的INP的过程文件和FLUENT的CAS.的过程文件导入MpCCI中进行联立计算；在结构固体域模型单元中，设置流固分析步的分析步长和总时长，计算结构固体域模型单元中静力分析步的步长和时长，当计算分析完成时，FLUENT的流体域模型初始化，流体域内气相保持静止，液相根据速度匀速流动，但该现有技术偏重于模拟HDPE双壁波纹管土的实际使用环境，无法充分模拟和评估外气液两相流对于弯管、节流、长管路的相互影响流型；在总体分析方面，尚未建立压缩空气泡沫在超长距离组合管道中的水力计算方法。
[0004]因此，对压缩空气泡沫在超长距离组合管道中的局部和整体输送行为感知分析和优化配置，是实现换流站火灾及时有效控制的基础，也是实现换流站事故处置的强力保障。
[0005]综上，现有技术存在换流站内压缩空气泡沫所有输送信号的的统一调配困难、无法进行换流站内各场景下压缩空气泡沫的输送损失预测的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题在于如何解决换流站内压缩空气泡沫所有输送信号的统一调配困难、无法进行换流站内各场景下压缩空气泡沫的输送损失预测的技术问题。
[0007]本专利技术是采用以下技术方案解决上述技术问题的：多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法包括：
[0008]S1、利用Fluent模拟方法分别模拟差异类别理化反应过程，并利用Fluent模拟方法中的传热燃烧模型及多相流模型模拟传热及多相流应用场景；
[0009]S2、根据差异类别理化反应过程，以及传热及多相流应用场景，分析超长管道的泡沫流动规律、泡沫表征数据；
[0010]S21、利用Fluent后处理程序，运用切片和特征测点实时采集直管、水平管、弯管及其组合管段中的流速矢量分布；
[0011]S22、利用Fluent空气龄模型，实时采集压缩空气泡沫流经直管、水平管、弯管及其组合管段时的响应时间；
[0012]S23、将超长管道中局部管段内泡沫表征数据导入可视化窗口，以捕捉压缩空气泡沫局部流动行为；
[0013]S3、利用EPANET工具提供可视化网络编辑器，根据泡沫流动规律以及泡沫表征数据构建管网模型，根据预置逻辑编辑管网模型的属性数据；
[0014]S4、利用管网模型，对长距离压缩空气泡沫管网内的水力行为进行预设时长的仿真，实时采集长距离压缩空气泡沫管网中，各节点的压力、流量，以实时探测多场景长距离压缩空气泡沫输送数据。
[0015]相对于传统技术中的换流站内压缩空气泡沫输送智能感知与后果预测、处理，本专利技术将输送智能感知与智慧处理决策模式引入数字化胡换流站建设中，本专利技术融合了两套交互式模拟方法：Fluent和Epanet。二者交互模拟研究方法，可具备实时探测表征压缩空气泡沫输送时的局部微观演化行为和动态感知压缩空气泡沫在长距离管网中的全局发展趋势。
[0016]在更具体的技术方案中，步骤S1包括：
[0017]S11、利用Fluent模拟方法，获取超长管道内，压缩空气泡沫流体的析液特性、演变规律；
[0018]S12、根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述方法包括：S1、利用Fluent模拟方法分别模拟差异类别理化反应过程，并利用所述Fluent模拟方法中的传热燃烧模型及多相流模型模拟传热及多相流应用场景；S2、根据所述差异类别理化反应过程，以及所述传热及多相流应用场景，分析超长管道的泡沫流动规律、泡沫表征数据；S3、利用EPANET工具提供可视化网络编辑器，根据所述泡沫流动规律以及所述泡沫表征数据构建管网模型，根据预置逻辑编辑所述管网模型的属性数据；S4、利用所述管网模型，对长距离压缩空气泡沫管网内的水力行为进行预设时长的仿真，实时采集所述长距离压缩空气泡沫管网中，各节点的压力、流量，以实时探测多场景长距离压缩空气泡沫输送数据。2.根据权利要求1所述的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、利用所述Fluent模拟方法，获取所述超长管道内，压缩空气泡沫流体的析液特性、演变规律；S12、根据所述析液特性以及所述演变规律，结合预置实验结果，进行数值模拟计算，明确特定条件下的关键流变参量，探究局部管道中的流动行为，据以处理得到泡沫局部流变流动数据；S13、将所述泡沫局部流变流动数据处理模块导入可视化窗口，据以捕捉所述压缩空气泡沫局部输送行为。3.根据权利要求2所述的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述特定条件包括：预设泡沫屈服应力以及预设恒定剪切速率。4.根据权利要求2所述的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述关键流变参量包括：泡沫粘度变化规律。5.根据权利要求1所述的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述超长管道包括：局部如直管、水平管以及弯管。6.根据权利要求1所述的多场景超长距离压缩空气泡沫输送性能评估方法，其特征在于，所述步骤S3包括：S31、将所述泡沫流动规律以及所述泡沫表征数据导入所述可视化管网编辑器；S32、利用所述可视化管网...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭甜甜，张佳庆，李博，过羿，王刘芳，朱太云，汪书苹，祝现礼，何灵欣，付贤玲，尚峰举，黄玉彪，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：