复杂封闭空间中气体泄漏扩散的三维仿真

论文摘要

作为模拟仿真领域目前研究的热点问题之一,气体泄漏扩散过程仿真日益受到关注。从国内外的研究现状出发,分析和比较了当前常见的气体泄漏扩散仿真模型的优势和不足。针对这些优势和不足,对三维有限元模型进行了化简,并以此为基础,构建了气体扩散过程三维仿真方案,模拟了复杂封闭空间中气体泄漏扩散的动态过程。气体泄漏扩散过程三维仿真方案具体介绍了所采用的仿真模型,给出了对三维有限元模型的化简目标,并结合目标空间的实际特点详细阐述了对模型所采取的化简措施,从理论上分析了化简的仿真模型所具有的性能优势。方案构建了有限元仿真计算机制,给出了用于有限元计算求解的具体算法,并采用在成熟的仿真环境下通过脚本编程调用其服务的方式,实现了复杂封闭空间中气体泄漏扩散过程的三维仿真以及仿真结果的三维可视化,获得了较高的仿真精度,降低了仿真花费的时间,提高了仿真的效率。在总体安全监测与评估系统仿真实验平台上对基于三维有限元模型的气体泄漏扩散过程仿真方案进行测试。以一特定的目标空间作为仿真案例,与通过物理实验获得的数据对比,对系统从花费的时间和结果的准确性方面进行了性能测试。仿真实验结果表明,使用基于三维有限元模型的气体泄漏扩散仿真方案时,能够准确地模拟出气体泄漏扩散过程中,目标空间中各个位置点的气体浓度变化情况。这为气体泄漏扩散过程仿真提供了一条新的途径和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容与组织结构
• 2 基于三维有限元模型的气体扩散仿真
• 2.1 扩散仿真模型
• 2.2 模型选择
• 2.3 模型化简
• 2.4 本章小结
• 3 系统实现及仿真结果分析
• 3.1 仿真实验平台
• 3.2 系统实现
• 3.3 仿真实验结果分析
• 3.4 本章小结
• 4 总结与展望
• 4.1 本文主要工作
• 4.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读学位期间发表论文目录