阅读说明：本技术 一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法 (Gas elimination equipment feedback control simulation method based on Fluent software ) 是由 张永立 杨忠 王正裕 于 2021-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法,包括：S1,根据实际气体运动空间场景选取网格类型并划分网格,设置包含汇的边界条件,输出网格模型文件；S2,基于消弭设备的反馈控制策略构建自定义函数,用于Fluent软件仿真过程中汇启闭状态的转换控制和仿真过程的结束控制；S3,在Fluent软件中导入网格模型文件和自定义函数；S4,设置瞬态消弭过程的计算模型,并完成求解器初始化设置；S5,利用求解器进行迭代计算仿真,获得瞬态时间序列下的仿真结果。本发明通过消弭设备的反馈控制策略构建控制仿真过程中汇启闭状态的转换和仿真过程的结束的自定义函数并导入Fluent软件,实现对设置有消弭设备的空间场景气体运动的仿真。(The invention discloses a gas elimination equipment feedback control simulation method based on Fluent software, which comprises the following steps: s1, selecting a grid type according to the actual gas motion space scene, dividing the grid, setting a boundary condition including convergence, and outputting a grid model file; s2, constructing a custom function based on the feedback control strategy of the elimination device, and controlling the switching of the sink start-stop state and the ending of the simulation process in the Fluent software simulation process; s3, importing a grid model file and a self-defined function into Fluent software; s4, setting a calculation model for the transient elimination process, and completing the initialization setting of a solver; and S5, performing iterative computation simulation by using a solver to obtain a simulation result under the transient time sequence. The invention constructs a custom function for controlling the switching of the opening and closing states in the simulation process and the ending of the simulation process by eliminating the feedback control strategy of the equipment and introduces Fluent software, thereby realizing the simulation of the air motion of the space scene provided with the eliminating equipment.)

一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法

技术领域

本发明涉及气体运动仿真领域，具体是一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法。

背景技术

仿真软件Fluent是通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在各邻域有着广泛的应用，其中一个应用就是其实现三维空间中已知边界条件下的多组分气体的对流与扩散运动仿真。

当仿真空间中布置有排气设备、净化消除设备等气体消弭设备时，可以用Fluent中的汇（特定气体在此处消失）来模拟消弭设备。实际空间场景中气体消弭设备的启闭状态的设置方法包括固定设置、人为控制、由其它实时参数反馈控制等情况。但目前Fluent仿真软件对于“汇”的启闭状态的处理通常是固定的或随时间变化的已知函数，而针对实际空间中存在由其它实时参数反馈控制的消弭设备的情况，例如：泄露监测场景下有毒气体消弭设备需要根据所监控位置处的有毒气体组分浓度的大小来实时判断应该开启或者关闭，FLUENT仿真软件不能实现模拟。此外，针对实际空间中存在联动反馈控制的消弭设备的情况，例如：在同一仿真空间中，既有可再生消弭设备又有不可再生消弭设备，且两类消弭设备的启停既需要判断监控位置处的有毒气体气体组分浓度的大小，同时不可再生消弭设备还需要根据可再生消弭设备的启停状态、启停时间和消弭状态来实时决定自身是否开启或关闭，FLUENT仿真软件不能实现模拟。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法，其应用时通过实际空间中消弭设备的反馈控制策略构建能够控制仿真过程中汇启闭状态的转换和仿真过程的结束的自定义函数并导入Fluent软件，从而实现对设置有消弭设备的空间场景气体运动的仿真。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法，包括以下步骤：

S1，根据实际气体运动空间场景选取网格类型并划分网格，设置包含汇的边界条件，输出网格模型文件；汇与实际气体运动空间场景内设置的消弭设备一一对应；

S2，基于消弭设备的反馈控制策略构建自定义函数，用于Fluent软件仿真过程中汇启闭状态的转换控制和仿真过程的结束控制；

S3，在Fluent软件中导入网格模型文件和自定义函数；

S4，设置瞬态消弭过程的计算模型，并完成求解器初始化设置；

S5，利用求解器进行迭代计算仿真，获得瞬态时间序列下的仿真结果。

优选地，所述S1中实际气体运动空间场景内设置的消弭设备均为独立反馈的消弭设备；S2中自定义函数包括：

S21，设定标准消弭时间，根据消弭设备的反馈控制策略设定控制汇启闭状态转换的参数的开启值和关闭值；

S22，从求解器中获取该参数的实时仿真值，对比实时仿真值和开启值；当实时仿真值突破开启值时，开启汇，同时计时器开始计时；当实时仿真值未突破开启值时，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值突破关闭值时，保持汇当前的工作状态，当实时仿真值未突破关闭值时，关闭汇；

S23，计时达到标准消弭时间后，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值仍突破关闭值时，重置计时器，然后跳到步骤S22；当实时仿真值未突破关闭值时，结束仿真。

优选地，所述S1中实际气体运动空间场景内设置的消弭设备为联动反馈的可再生消弭设备和不可再生消弭设备；S2中自定义函数包括：

S21，设定标准消弭时间，根据消弭设备的反馈控制策略设定控制汇启闭状态转换的参数的开启值和关闭值，对应不可再生设备的汇还设定有控制其转至开启状态的开启延迟时间；

S22，从求解器中获取该参数的实时仿真值，对比实时仿真值和开启值；当实时仿真值突破开启值时，开启与可再生设备对应的汇，同时计时器开始计时；计时达到开启延迟时间后，对比实时仿真值和开启值，当实时仿真值仍突破开启值时，开启与不可再生设备对应的汇，当实时仿真值未突破开启值时，关闭与不可再生设备对应的汇；

当实时仿真值未突破开启值时，对比实时仿真值和关闭值；当实时仿真值未突破关闭值时，保持汇当前的工作状态，当实时仿真值突破关闭值时，关闭汇；

S23，计时达到标准消弭时间后，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值仍未突破关闭值时，重置计时器，然后跳到步骤S22；当实时仿真值突破关闭值时，结束仿真。

优选地，所述S4中的计算模型包括气体物性模型、湍流模型、多组分对流扩散模型。

综上所述，本发明具有以下有益效果：通过实际空间中消弭设备的反馈控制策略构建能够控制仿真过程中汇启闭状态的转换和仿真过程的结束的自定义函数并导入Fluent软件，可以实现单台消弭设备的反馈控制启停仿真分析，还可以实现多台联动消弭设备的反馈控制启停仿真分析，而且还允许多台消弭设备的类型不同，适用范围广，且有利于实现对设置有消弭设备的多种空间场景气体运动的仿真。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明一个具体实施例的流程图。

图2为本发明一个具体实施例自定义函数的流程图。

图3为本发明另一个具体实施例自定义函数的流程图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。

实施例：

一种基于Fluent软件的气体消弭设备反馈控制仿真方法，如图1所示，包括以下步骤：S1，根据实际气体运动空间场景选取网格类型并划分网格，设置包含汇的边界条件，输出网格模型文件；汇与实际气体运动空间场景内设置的消弭设备一一对应，消弭设备初始状态为关闭状态。

S2，基于消弭设备的反馈控制策略构建自定义函数，用于Fluent软件仿真过程中汇启闭状态的转换控制和仿真过程的结束控制。

S3，在Fluent软件中导入网格模型文件和自定义函数。

S4，设置瞬态消弭过程的计算模型，并完成求解器初始化设置；可以理解的是，此步骤中的计算模型可根据仿真空间场景特点选择，包括气体物性模型、湍流模型、多组分对流扩散模型等。

S5，利用求解器进行迭代计算仿真，获得瞬态时间序列下的仿真结果。

在本说明书的一个实施例中，为了适用于实际气体运动空间场景内设置有由其它实时参数独立反馈控制的消弭设备的情况，如图2所示，S2中自定义函数包括：S21，设定标准消弭时间，根据消弭设备的反馈控制策略设定控制汇启闭状态转换的参数的开启值和关闭值。可以理解的是，该参数可以是压力、温度、浓度等。

S22，从求解器中获取该参数的实时仿真值，对比实时仿真值和开启值；当实时仿真值突破开启值时，开启汇，同时计时器开始计时；当实时仿真值未突破开启值时，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值突破关闭值时，保持汇当前的工作状态，当实时仿真值未突破关闭值时，关闭汇。需要说明的是，S22中的突破基于不同的应用空间场景可以是大于也可以是小于。

S23，计时达到标准消弭时间后，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值仍突破关闭值时，重置计时器，然后跳到步骤S22；当实时仿真值未突破关闭值时，结束仿真。

在本说明书的一个实施例中，为了适用于实际空间中存在联动反馈控制的消弭设备的情况，具体为实际气体运动空间场景内设置的消弭设备为联动反馈的可再生消弭设备和不可再生消弭设备。需要说明的是，可再生消弭设备为排气、抽风设备等可直接循坏使用的消弭设备，不可再生消弭设备为需要更换净化、反应耗材后再使用的消弭设备。在实际工业运用中，出于节约成本的考虑，通常是先开启可再生消弭设备，在一段时间后消弭情况仍不理想时，再开启不可再生消弭设备。

如图3所示，S2中自定义函数包括：S21，设定标准消弭时间，根据消弭设备的反馈控制策略设定控制汇启闭状态转换的参数的开启值和关闭值，对应不可再生设备的汇还设定有控制其转至开启状态的开启延迟时间。

S22，从求解器中获取该参数的实时仿真值，对比实时仿真值和开启值；当实时仿真值突破开启值时，开启与可再生设备对应的汇，同时计时器开始计时；计时达到开启延迟时间后，对比实时仿真值和开启值，当实时仿真值仍突破开启值时，开启与不可再生设备对应的汇，当实时仿真值未突破开启值时，关闭与不可再生设备对应的汇。

当实时仿真值未突破开启值时，对比实时仿真值和关闭值；当实时仿真值未突破关闭值时，保持所有汇当前的工作状态，当实时仿真值突破关闭值时，关闭所有汇。

S23，计时达到标准消弭时间后，对比实时仿真值和关闭值，当实时仿真值仍未突破关闭值时，重置计时器，然后跳到步骤S22；当实时仿真值突破关闭值时，结束仿真。

本发明通过实际空间中消弭设备的反馈控制策略构建能够控制仿真过程中汇启闭状态的转换和仿真过程的结束的自定义函数并导入Fluent软件，可以实现单台消弭设备的反馈控制启停仿真分析，还可以实现多台联动消弭设备的反馈控制启停仿真分析，而且还允许多台消弭设备的类型不同，适用范围广，且有利于实现对设置有消弭设备的多种空间场景气体运动的仿真。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。