工业园区毒气扩散模拟仿真系统的设计与实现

发布时间：2017-06-10 04:04

  本文关键词：工业园区毒气扩散模拟仿真系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着我国经济建设的转型、工业园区的迅速发展,石化产业在国民经济中俨然已占据不可动摇的地位,这种类型的产业在存储与运输的过程中通常涉及大量的化学品。对各类化学品的广泛应用,虽然一定程度上丰富了人们的生活,但因其不稳定的化学特性,成为了破坏社会安定的一种威胁。化学品中尤其是有毒气体类物质,一旦发生泄漏,极易扩散,不但污染环境,更易造成大面积的人畜中毒伤亡。研究毒气扩散规律并进行有效的仿真模拟,能在发生泄漏事故后,对毒气扩散过程和影响范围进行及时、直观、合理的预测,并为制定相应的应急措施提供理论依据。因此各国学者也越来越重视对毒气扩散模拟仿真的研究。通过对相关流体运动规律及气体扩散模型理论的研究,提出重气扩散模型以及改进的非重气扩散模型,并设计实现毒气扩散模拟仿真系统。主要工作如下:(1)综合分析大气稳定度、温度、风速等大气环境因素,地形粗糙度、地表高低障碍物等地形因素,气体分子量、泄漏源等其他因素对毒气扩散的影响,设计相应的实验数据并以此构建基于箱模型的重气扩散模型,更准确的反映园区内重气扩散的浓度分布;通过考虑泄漏源有效源高和地面反射因子?对气体扩散时浓度的影响,改进高斯烟羽扩散模型,从而提高对非重气模拟的精度。(2)考虑到目前模拟仿真技术在毒气扩散仿真方面存在的局限性,提出使用两幅二维浓度图,即区域浓度分布图和垂直浓度分布图来体现毒气在三维空间的高度、广度的扩散效果,以此降低系统对硬件配置的需求;通过对数据计算和毒气扩散绘制过程的分步处理,并应用图层网格化方法计算空间部分点的浓度来绘制气体扩散的浓度等值线,在保证模拟精度的同时,大大降低系统的响应时间。(3)毒气扩散模拟仿真系统的实现。采用面向对象的思想,使用Microsoft Visual Studio开发工具及C++开发语言,设计并实现包括流体物理模块、气体扩散模型模块、仿真显示等功能模块的扩散模拟仿真系统;并通过实验结果的对比验证系统的有效性。
【关键词】：危化品 泄漏 重气扩散 扩散模型 仿真显示
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-20
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 气体扩散理论的研究现状10-14
• 1.2.1 气体扩散试验研究概述10-13
• 1.2.2 气体扩散模型研究进展概述13-14
• 1.3 气体扩散模拟仿真系统的研究现状14-17
• 1.3.1 仿真系统的研究现状14-16
• 1.3.2 仿真系统研究的关键问题16-17
• 1.4 危险化学品应急救援管理17-18
• 1.5 研究内容及主要工作18-19
• 1.6 论文组织结构19-20
• 第二章 扩散模拟相关模型基础20-36
• 2.1 物理模型20-25
• 2.1.1 流体力学基本方程20-24
• 2.1.2 湍流扩散方程24-25
• 2.2 湍流模式25-26
• 2.3 扩散模拟基本理论26-28
• 2.4 气体扩散影响因子28-35
• 2.4.1 泄漏源28-31
• 2.4.2 气象因素31-34
• 2.4.3 地形条件34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 气体扩散模型的构建与改进36-54
• 3.1 气体扩散模型简介36-42
• 3.1.1 重气扩散模型36-39
• 3.1.2 非重气模型39-42
• 3.2 模拟环境介绍42-45
• 3.3 基于箱模型理论的重气扩散模型的构建与实现45-49
• 3.3.1 构建重气扩散模型45-47
• 3.3.2 重气模型的设计与实现47-49
• 3.4 基于高斯模型的非重气模型的改进与实现49-53
• 3.4.1 基于高斯模型的非重气模型改进49-52
• 3.4.2 非重气模型的设计与实现52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 毒气扩散模拟仿真系统的设计与实现54-65
• 4.1 系统体系结构54-56
• 4.2 系统主要模块设计及实现56-63
• 4.2.1 界面设计56-58
• 4.2.2 参数模块58-59
• 4.2.3 仿真计算与绘制模块59-60
• 4.2.4 系统运行结果60-63
• 4.3 关键问题与分析63-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 总结和展望65-67
• 5.1 总结65
• 5.2 展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 发表成果71

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