基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析方法技术

本发明专利技术涉及一项基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析方法，经过CFD三维建模确定模拟场景根据所需模拟的装置区布局图即可构建整个模拟区域的三维网格；在FLUENT前处理软件GAMBIT中从下至上的方法构建整个模拟区域的网格。在FLUENT中，根据待模拟泄漏场景进行参数设定：根据有毒气体的释放状态选择合适的计算模型、定义物质物理性质、设置边界条件、流场初始化等。利用FLUENT自带的后处理功能以及专业软件如Tecplot来对结果进行分析，得到毒气泄漏模拟的气体扩散路径、扩散速度场、大气压力场、浓度场分布等，从而分析得出工作场所有毒气体泄漏扩散规律、暴露浓度等。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属预防医学职业卫生与职业病控制技术及职业健康风险管理科学
，特别是提出一种基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析技术，主要应用于建设项目职业病危害评价中的职业暴露评估、有害物质暴露评价的定量分析及实际应用等工作。本研究采用CFD方法进行职业危害暴露模拟，利用FLUENT软件三维计算机模拟技术揭示原油炼制作业场所空气中有毒气体浓度场分布规律，并且实现了可视化。采用基于CFD方法的FLUENT软件实现在职业病危害评价进行在巡检、采样、跑冒滴漏等复杂条件下的职业暴露评估，可以用于有害物质暴露评价的定量分析及实际应用，并且通过计算机技术实现了职业暴露评估的可视化。
技术介绍
职业暴露评估是风险分析中关键部分，其结果影响风险评价的准确性和可靠性，国内外都将职业暴露评估作为职业卫生工作和科研的重点。暴露评价方面的研究主要包括对环境中有害物质浓度的监测，对暴露个体内剂量或生物效应剂量的测定，以及基于数学模拟方法对暴露剂量的预测等。目前，国外很多国家在污染物扩散评估技术上多采用综合评估技术，其中数学模型和计算机数值模拟尤其是计算流体动力学(CFD)技术的应用上发展很快，CFD技术由于低成本和较高精度的特点，得到了国内外学者的广泛应用。其中以应用FLUENT实现污染物扩散的三维的计算机模拟，得出模拟结果更精确。但目前的研究模拟的毒气泄漏场景大多比较单一，主要集中在急性中毒事故泄漏的模拟，未能充分考虑正常工况不同操作条件下的跑冒滴漏及扩散规律的影响。本专利技术采用CFD技术研究工作场所有害物质在巡检、采样、跑冒滴漏等复杂条件下的职业暴露评估方法，通过FLUENT软件实现有毒气体泄漏后的浓度场分布的计算机模拟，实现跑冒滴漏的浓度场分布的计算机模拟。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一项基于CFD模拟的工作场所职业暴露评估技术。—项基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析方法，采用广泛应用的FLUENT软件实现污染物扩散的三维计算机模拟，分析工作场所的有毒气体跑冒滴漏及扩散规律。本专利技术的具体技术方案如下I、CFD三维建模(I)确定模拟场景根据所需模拟的装置区布局图即可构建整个模拟区域的三维网格。确定毒气泄漏点位、气象条件等。(2)网格划分按照由点到线，由线到面，由面到体的步骤，在FLUENT前处理软件GAMBIT中从下至上的方法构建整个模拟区域的网格。为了便于模拟和更好的划分网格，采用混合网格划分方法，由于装置区的面与面之间大小差别很大，模型非常不规则，因此选用适应性强的非规则网格。在CFD模拟，网格划分是非常关键的一步，网格划分的好坏关系到运算时收敛速度的快慢和解能达到的精度，也是非常花费时间的一步，划分网格经常要占到整个模拟中一半以上的时间。2、FLUENT 求解(I)参数设置在FLUENT中，根据待模拟泄漏场景进行参数设定根据有毒气体的释放状态选择合适的计算模型、定义物质物理性质、设置边界条件、流场初始化等。 (2) FLUENT 迭代运算经过相关参数设置后，可以开始进行迭代运算，当在残差图中看到残差不再下降时，可以认为运算已经收敛，停止运算，得到运算结果。3、结果分析利用FLUENT自带的后处理功能以及专业软件如Tecplot来对结果进行分析，得到毒气泄漏模拟的气体扩散路径、扩散速度场、大气压力场、浓度场分布等，从而分析得出工作场所有毒气体泄漏扩散规律、暴露浓度等。附图说明图I :基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析实施技术路线图；图2 :常减压装置平面布局图；图3 :常减压装置网格划分图；图4 :有风时采样点泄漏场景下气体流动速度分布图；图5 :有风时采样点泄漏场景下装置区大气压力分布图；图6:有风时采样点泄漏场景下泄漏物质的扩散路径图；图7:有风时采样点泄漏苯浓度扩散分布图；图8 :无风时采样点泄漏苯浓度扩散分布图。具体实施例方式本项基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析技术，主要主要应用于建设项目职业病危害评价中的职业暴露评估、有害物质暴露评价的定量分析及实际应用等工作。基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析
技术实现思路
及方法实施步骤见附图I。基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟案例分析I、CFD三维建模( I)确定模拟场景某石化企业常减压蒸馏装置加工原油能力130万吨/年，年加工时数为8400小时，主要生产乙烯料、重整料、航煤馏份、柴油馏份及常压重油等。常减压蒸馏生产装置区包括原油予处理及换热系统、初塔系统、常压系统、吸收塔系统等工艺单元及储罐区、泵房等公用工程系统等。在平面布置上分为冷换区、热换区、电脱盐、塔区、泵房、框架等区域，参见附图2。装置区初常顶瓦斯气、轻石脑油、含硫污水，储罐区凝析油储罐罐顶导向柱内油蒸气、泵排空时油蒸气等每班需要进行采样，装置内物料定量分析常减压等装置物料/油品蒸气定量检测结果见表I。鉴于苯为能够导致作业工人白血病的高毒性，应用本项专利技术技术模拟工作场所苯职业暴露情况。表I常减压等装置物料/油品蒸气定量检测结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析方法；其特征是采用FLUENT软件实现污染物扩散的三维计算机模拟，分析工作场所的有毒气体跑冒滴漏及扩散规律。

【技术特征摘要】
1.一种基于CFD技术的工作场所职业暴露模拟分析方法；其特征是采用FLUENT软件实现污染物扩散的三维计算机模拟，分析工作场所的有毒气体跑冒滴漏及扩散规律。2.如权利要求I所述的方法，其特征是步骤如下 OCFD三维建模 (O确定模拟场景 根据所需模拟的装置区布局图构建整个模拟区域的三维网格；确定毒气泄漏点位、气象条件； (2)网格划分 按照由点到线，由线到面，由面到体的步骤，在FLUENT前处理软件GAMBIT中从下至上的方法构建整个模拟区域的网格；采用混合网格划分方法，选用非规则网格； 2)FLUENT 求解...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄德寅，刘茂，胡利明，李敏嫣，张倩，
申请(专利权)人：天津渤海化工集团公司劳动卫生研究所，
类型：发明
国别省市：