[发明专利]一种巷道多通道环境瓦斯浓度场可视化模拟方法

权利要求书

1.一种巷道多通道环境瓦斯浓度场可视化模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立三维环境下单通道瓦斯气味源扩散的模型，研究瓦斯气味源扩散的动态特性；

步骤二：建立三维环境下巷道壁面均匀涌出的瓦斯扩散的模型，研究巷道壁面均匀涌出的瓦斯扩散的动态特性；

步骤三：将步骤一中的瓦斯气味源与步骤二中的巷道壁面均匀涌出的瓦斯相结合，实现三维环境下多通道瓦斯的数值模拟；

步骤一中建立三维环境下单通道瓦斯气味源扩散的模型，利用前处理器软件进行前期网格划分，划分网格的步骤为：

①先创建一个空间环境的初始结构，建立空间体积；

②在空间体积的基础上，建立进风口和出风口所需的平面，并将这些平面从整个空间体积中切割出去；

③加入气味源0.04m×0.04m×0.04m的小体积，并将这个小体积从整个空间体积中挖去；

④将重合的线还有平面合并，且不能出现重叠部分；

⑤划分网格，划分网格时，先将出风口和进风口对应的平面进行划分，然后将气味源和整个体积分开进行划分；

⑥对气流进口、出口、墙面以及气味源的类型进行边界条件定义；

⑦进行网格检查，通过检查，及时发现网格划分中出错的地方，并对其进行调整；

⑧选择相应的求解器；

⑨导出MSH网格文件；

步骤二中建立三维环境下巷道壁面均匀涌出的瓦斯扩散的模型，利用前处理器软件进行前期网格划分，划分网格的步骤为：

①先创建一个空间环境的初始结构，建立空间体积；

②在空间体积的基础上，建立进风口和出风口所需的平面，并将这些平面从整个空间体积中切割出去；

③加入气味源0.04m×0.04m×0.04m的小体积，并将这个小体积从整个空间体积中挖去；

④划分网格，划分网格时，先将出风口和进风口对应的平面进行划分，然后将气味源和整个体积分开进行划分；

⑤对气流进口、出口、墙面以及气味源的类型进行边界条件定义；

⑥进行网格检查；通过检查，及时发现网格划分中出错的地方，并对其进行调整；

⑦选择相应的求解器；

⑧导出MSH网格文件；

步骤三中数值模拟的步骤如下：

①MSH网格文件的读入、检查及显示

选择由前处理器软件导出的MSH文件进行导入，点击Check，便会自动完成对网格的检查，并在控制窗口中给出网格的计算域、节点和面统计信息，当有错误存在时，需要重新进行网格划分；

②求解器的选择

由于建立的模型中只存在两种类型的流体，采用的是分离式求解器；

③激活能量方程和选择湍流模型

室内通风连续烟羽的扩散属于湍流流动，这里选择湍流的计算模型为k-ε双方程模型；

④加入组分输运方程

由于仿真烟羽模型属于物种运输问题，要选取Species Transport，打开组分运输方程，然后在选项中加入物质扩散和入口扩散；

⑤设置边界条件

边界条件的设置会影响到气体扩散的情况，本文的定义如下：

在气味源的设置中，设置整个计算域的总释放率为1000kg/m3-s，CH4气体的释放率为500kg/m3-s，对于入口的设置，窗口作为风的入口，门作为风的出口，其它为墙壁；

⑥初始化

选择Solve-Initialize-Initialize进行初始化，初始化时，不需要选择任何的计算域，只需要保持默认即可；

⑦迭代计算

初始化流场后，进入迭代计算求解，设置每一步的时间和总步数，每个步长都会生成三个不同格式的文件：.cas文件、.date文件和.txt文件，前两个文件可以在后处理软件中生成那一时刻的仿真图片，.txt文件包含了每个网格的浓度信息。

2.根据权利要求1所述的一种巷道多通道环境瓦斯浓度场可视化模拟方法，其特征在于，在步骤一的步骤⑤中划分网格时，将气味源部分按0.01划分，空间体积按0.1划分。