(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111680965.6 (22)申请日 2021.12.31 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114492229 A (43)申请公布日 2022.05.13 (66)本国优先权数据 202110810433.3 2021.07.16 CN (73)专利权人 国家石油天然气管网集团有限公 司 地址 100013 北京市朝阳区东土城路5号A 座6层08-10室 专利权人 国家管网集团东部原油储运有限 公司 (72)发明人 宋佩月　杨志华　朱超　付建民　 董华　刘亭　雍永鹏　徐伟彬　胡志诚　齐丹阳　庄君　赵辉社　 任军芳　 (74)专利代理 机构 北京淮海知识产权代理事务 所(普通合伙) 32205 专利代理师 华德明 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) 审查员 韩征 (54)发明名称 一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟 方法 (57)摘要 本发明一种基于Fluent软件的原油储罐泄 漏模拟方法， 通过Fluent软件里的计算模型和算 法还原出储 罐泄漏过程， 将原本难以通过实验观 测研究的储 罐泄漏过程进行可视化分析， 并通过 改变泄漏高度、 孔径、 泄漏孔形状可得到不同的 模拟结果， 得到不同泄漏情况对泄漏过程的影 响， 对于不同泄漏情况造成的后果可以进行对比 分析， 并总结规律。 本发明能够根据双层罐壁原 油储罐不同泄漏高度、 孔径、 形状， 模拟出原油储 罐内壁发生泄漏后， 原油在内外壁间的流动过程 及最终在罐根处的原油扩散范围， 为原油储罐泄 漏事故风险掌控提供一定的理论依据。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 114492229 B 2022.12.16 CN 114492229 B 1.一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)确定原油储罐及原油的相关参数； (2)确定需要模拟的泄漏情况， 并通过公式(2)计算泄漏速率v2： 其中， ρ 是原油的密度； g是当地重力加速度； Δ h是原油界面与泄漏孔界面的高度差； (3)用workbench中 的Designmodeler软件对储罐 内外壁间的空腔以及泄漏孔进行空腔 模型建立， 并采用Meshing软件对该模型进行非结构化网格划分， 根据泄漏孔实际尺寸大 小， 通过修改面网格尺寸 来加密泄漏孔处的网格， 并输出网格文件； (4)将网格文件导入Fluent求解器， 利用Fluent检查网格文件中网格尺寸扭曲率和角 度扭曲率， 若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均大于或等于 0.85， 则返回步骤(3)； 若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均小于0.85， 则设置为瞬态计算， 打开重力并设置重 力加速度， 设置组分、 边界条件、 求 解模型及其 求解算法； (5)设置残差值为N； 初始化计算， 将原油储罐空腔模型中的原油组分体积分数初始化 为0； (6)设置时间步长和计算 步数； (7)判断是否收敛： 若计算残差值趋 于稳定或者低于设定的残差值则判定为收敛： 若是， 计算完成， 利用Fluent进行后处理， 得到原油 流动的动态过程， 以及最终在罐根 处的扩散范围； 若否， 提升网格质量， 调节亚松弛因子， 返回步骤(5)。 2.根据权利 要求1所述的一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法， 其特征在于， 步骤(4)中通过以下 方法设置 重力加速度、 组分、 边界条件、 求 解模型及其 求解算法： 重力依据当地重力加速度设置， 组分为空气和原油， 其中， 原油组分设置为液态水， 并 将液态水的粘度和密度修改为原油的粘度和密度； 边界条件为： 设置泄漏孔为速度入口， 该速度入口的泄漏速率v2由公式(2)而定； 设置内外壁为壁面 边界条件， 空腔模型底部为压力等于 0的压力出口； 求解模型为： ①湍流模型， 该模型采用SIMPLE算法， 各子项分别 采用以下离散格式： 梯度采用最小二 乘单元， 压力采用二阶格式， 动量、 湍流动能、 湍流 耗散率及各组分采用二阶迎风格式； ②VOF两相流模型， 该模型采用瞬态计算， 对原油流动过程进行动态还原。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114492229 B 2一种基于Fluent软件的原油储 罐泄漏模拟方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种原油储罐泄漏 模拟方法， 具体是一种基于Fluent 软件的原油储罐 泄漏模拟方法， 属于智能模拟技 术领域。 背景技术 [0002]原油是一种危险物质， 其本身具有燃爆性， 还会挥发出可燃性气体、 硫化氢等有毒 气体。 在储存过程中， 需要解决原油可能带来的安全环保问题， 特别是储存原油的储罐罐体 一旦发生泄漏， 原油流动到外界环境往往会引起火灾爆 炸事故， 造成比较严重的后果。 泄漏 作为火灾爆炸事故的初始 环节， 其过程对后果有着重要的影响。 [0003]为了更好的掌控泄漏事故风险， 需要对泄漏过程进行模拟分析， 就国内目前已有 的文献和相关资料可以得知， 对于原油储罐泄漏的事故的研究主要针对泄漏后造成的后 果， 例如发生火灾爆炸， 而忽略了对泄漏过程的研究； 其次， 也未能考虑到储罐罐体本身结 构的复杂性， 例如双层罐壁对泄漏影响； 另外， 罐体本身发生泄漏的高度、 泄漏孔的尺寸形 状都会对泄漏过程和结果产生影响。 发明内容 [0004]针对上述现有技术存在的问题， 本 发明提供一种基于Fluent 软件的原油储罐泄漏 模拟方法， 能够根据双层罐壁原油储罐不同泄漏高度、 孔径、 形状， 模拟出原油储罐内壁发 生泄漏后， 原油在内外壁间的流动过程及最终在罐根处的原油扩散范围， 为原油储罐泄漏 事故风险掌控提供一定的理论依据。 [0005]本发明一种基于Fluent软件的原油储罐泄漏模拟方法， 包括以下步骤： [0006](1)确定原油储罐及原油的相关参数； [0007](2)确定需要模拟的泄漏情况， 并通过公式(2)计算泄漏速率v2： [0008] [0009]其中， ρ 是原油的密度； g是当地重力加速度； Δh是原油界面与泄漏孔界面的高度 差； [0010](3)用workbench中的Designmodeler软件对储罐内外壁间的空腔以及泄漏孔进行 空腔模型建立， 并采用Meshing软件对 该模型进行非结构化网格划分， 根据泄漏孔 实际尺寸 大小， 通过修改面网格尺寸 来加密泄漏孔处的网格， 并输出网格文件； [0011](4)将网格文件导入Fluent求解器， 利用Fluent检查网格文件中网格尺寸扭曲率 和角度扭曲率： [0012]若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均大于或等于 0.85， 则返回步骤(3)； [0013]若网格尺寸扭曲率和角度扭曲率均小于0.85， 则设置为瞬态计算， 打开重力并设 置重力加 速度， 设置组分、 边界条件、 求解模型及其求解算法； Fluent求解器中设有瞬态计 算和稳态计算两种计算方法， 本发明选择瞬态计算方法； [0014](5)设置残差值为N； 初始化计算， 将原油储罐空腔模型中的原油组分体积分数初说　明　书 1/5 页 3 CN 114492229 B 3