(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211247791.9 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 中国石油大 学 （北京） 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 李云涛　孟圆圆　宋兴旺　张来斌　 帅健　 (74)专利代理 机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 1 1205 专利代理师 张芳　黄健 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 17/13(2006.01) G06Q 50/26(2012.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 流淌火蔓延模拟方法、 装置、 电子设备及存 储介质 (57)摘要 本申请提供一种流淌火蔓延模拟方法、 装 置、 电子设备及存储介质。 方法包括： 根据设定的 计算域， 基于守恒定律， 建立表征流淌火蔓延过 程中物理参量变化的第一变化表达式； 以及， 根 据所述计算域和设定的变化参量， 建立表征流淌 火蔓延过程中守恒参数变化的第二变化表达式； 根据所述第一变化表达式和所述第二变化表达 式， 基于牛顿莱布尼兹算法， 建立流淌火蔓延方 程； 基于设定的初始条件， 迭代求解所述流淌火 蔓延方程， 得到所述流淌火蔓延过程的不同时刻 下所述油膜厚度和所述蔓延速度的预测值。 本申 请的方案， 能够为流淌火的预防和救援工作提供 数据参考和依据。 权利要求书3页 说明书20页 附图6页 CN 115481584 A 2022.12.16 CN 115481584 A 1.一种流淌火蔓延模拟方法， 其特 征在于， 包括： 根据设定的计算域， 基于守恒定律， 建立表征流淌 火蔓延过程中物理参量变化的第一 变化表达式； 以及， 根据所述计算域和设定的变化参量， 建立表征流淌火蔓延过程中守恒参 数变化的第二变化表达式； 所述变化 参量包括油膜厚度和蔓延速度； 根据所述第一变化表达式和所述第二变化表达式， 基于牛顿莱布尼兹算法， 建立流淌 火蔓延方程； 其中， 所述流淌火蔓延方程为基于守恒变量关于时间的求导项与数值通量关 于计算域的求导项之和以及源项建立的等式； 基于设定的初始条件， 迭代求解所述流淌 火蔓延方程， 得到所述流淌 火蔓延过程的不 同时刻下 所述油膜厚度和所述蔓延速度的预测值。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述第 一变化表达 式和所述第 二 变化表达式， 基于牛 顿莱布尼兹算法， 建立 流淌火蔓延方程， 包括： 反向运用牛顿莱布尼兹算法， 对基于所述第 一变化表达式和所述第 二变化表达 式建立 的等式进行处 理， 得到中间方程； 将所述中间方程中关于时间的求导项以及关于计算域的求导项整合至等式的一边， 得 到等式另一 边的常数项； 将所述中间方程转换为矩阵方程， 并基于所述矩阵方程得到所述流淌 火蔓延方程； 其 中， 所述矩阵方程包括： 变量矩阵项、 算子矩阵项和源矩阵项； 所述变量矩阵项的第一列对 应的列向量作为所述流淌火蔓延方程的守恒变量， 所述变量矩阵项第二列对应的列向量作 为所述流淌火蔓延方程的数值 通量， 所述源矩阵项作为所述 流淌火蔓延方程的源项。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于设定的初始条件， 迭代求解所述 流淌火蔓延方程， 得到所述流淌火蔓延过程的不同时刻下所述油膜厚度和所述蔓延速度的 预测值， 包括： 采用算子分裂法将所述流淌火蔓延方程分解为第 一子方程和第 二子方程， 所述第 一子 方程为偏微分方程， 所述第二子方程 为常微分方程； 将所述计算域划分为多个控制体， 得到所述多个控制体对应的第 一子方程和第 二子方 程； 针对每个控制体， 使用有限体积法对所述控制体对应的第一子方程和第二子方程进行 离散， 得到每个控制体对应的第一离散子方程和第二离散子方程； 所述第一离散子方程为 关于守恒变量在所述控制 体对应的时段内伴随时间步长的变化率和所述数值通量在所述 控制体下的变化率之和的等式； 所述第二离散子方程为所述控制体对应的时段内伴随时间 步长的变化 率， 以及所述控制体对应的所述源项的等式； 使用黎曼求解器对所述第 一离散子方程进行求解， 获得每个控制体下所述数值通量关 于所述守恒变量的第一表达式； 以及， 将每个控制体下 的所述第一表达式代入所述第一离 散子方程， 得到每 个控制体下的第一方程； 针对每个控制体， 迭代执行以下处理， 整合得到所述流淌 火蔓延过程的不同时刻下所 述守恒变量的预测值： 针对所述控制体对应的时段内的每个时刻， 将该时刻作为当前时刻， 以所述控制体在所述当前时刻下所述守恒变量的预测值作为初值， 对所述控制体下的第一 方程采用三阶龙格库塔法进行时间推进， 并将时间推进的结果作为初值， 对所述控制 体对 应的第二离散子方程采用三阶龙格库塔法进 行时间推进， 得到所述控制体在所述当前时刻 的下一时刻下 所述守恒变量的预测值； 其中， 首个时刻对应的初值 为所述初始条件；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115481584 A 2根据所述流淌火流淌火蔓延方程的守恒变量关于时间的求导项， 推导出所述守恒变量 用所述变化参量表达的表达式， 将所述流淌火蔓延过程的不同时刻下所述守恒变量的预测 值代入所述守恒变量用所述变化参量表达的表达式， 得到所述流淌火蔓延过程的不同时刻 下所述油膜厚度和所述蔓延速度的预测值。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述使用黎曼求解器对所述第 一离散子方 程进行求解， 获得每个控制 体下所述数值通量关于所述守恒变量的第一表达式， 之前还包 括： 采用线性插值法对所述守恒变量进行空间重构。 5.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述针对每个控制体， 使用有限体积法对 所述控制体对应的第一子方程和 第二子方程进行离散， 得到每个控制体对应的第一离散子 方程和第二离 散子方程之前， 还 包括： 使用稳定性 准则对时间步长进行约束， 所述时间步长为相邻时刻间的时间 间隔。 6.一种流淌火蔓延模拟装置， 其特 征在于， 包括： 第一建立模块， 用于根据设定的计算域， 基于守恒定律， 建立表征流淌火蔓延过程中物 理参量变化的第一变化表达式； 以及， 根据所述计算域和设定的变化参量， 建立表征流淌火 蔓延过程中守恒参数变化的第二变化表达式； 所述变化 参量包括油膜厚度和蔓延速度； 第二建立模块， 用于根据所述第一变化表达式和所述第二变化表达式， 基于牛顿莱布 尼兹算法， 建立流淌火蔓延方程； 其中， 所述流淌火蔓延方程为基于守恒变量关于时间的求 导项与数值 通量关于计算 域的求导项之和以及源项建立的等式； 求解模块， 用于基于设定的初始条件， 迭代求解所述流淌火蔓延方程， 得到所述流淌火 蔓延过程的不同时刻下 所述油膜厚度和所述蔓延速度的预测值。 7.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述第二建立模块具体用于： 反向运用牛顿莱布尼兹算法， 对基于所述第 一变化表达式和所述第 二变化表达 式建立 的等式进行处 理， 得到中间方程； 将所述中间方程中关于时间的求导项以及关于计算域的求导项整合至等式的一边， 得 到等式另一 边的常数项； 将所述中间方程转换为矩阵方程， 并基于所述矩阵方程得到所述流淌 火蔓延方程； 其 中， 所述矩阵方程包括： 变量矩阵项、 算子矩阵项和源矩阵项； 所述变量矩阵项的第一列对 应的列向量作为所述流淌火蔓延方程的守恒变量， 所述变量矩阵项第二列对应的列向量作 为所述流淌火蔓延方程的数值 通量， 所述源矩阵项作为所述 流淌火蔓延方程的源项。 8.根据权利要求6所述的装置， 其特 征在于， 所述 求解模块包括： 分解单元， 用于采用算子分裂法将所述流淌火蔓延方程分解为第 一子方程和第 二子方 程， 所述第一子方程 为偏微分方程， 所述第二子方程 为常微分方程； 划分单元， 用于将所述计算域划分为多个控制体， 得到所述多个控制体对应的第一子 方程和第二子方程； 离散单元， 用于针对每个控制体， 使用有限体积法对所述控制体对应的第一子方程和 第二子方程进行离散， 得到每个控制体对应的第一离散子方程和第二离散子方程； 所述第 一离散子方程为关于守恒变量在所述控制 体对应的时段内伴随时间步长的变化率和所述 数值通量在所述控制体下的变化率之和的等式； 所述第二离散子方程为所述控制体对应的权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115481584 A 3