擴散仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
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本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質影響下的氣體泄漏擴散規律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據相關文獻進行設置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關指導。
1 workbench 設置
本案例的計算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
依據相關文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：
2.2 網格設置
采用Fluent meshing進行網格劃分，對泄漏孔附近網格進行加密，具體的網格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 設置
3.1 General設置與網格導入
首先導入網格，因為是研究擴散規律，因此需要開始瞬態，具體設置如下圖所示。
展開 污染物擴散預測預警
CFD（Computational Fluid Dynamics，計算流體動力學）是一種通過數值計算方法模擬流體流動、傳熱、傳質等物理過程的工程技術。在污染物擴散的仿真中，通常會利用CFD方法模擬空氣或水中的流動，同時考慮污染物的排放、擴散、沉降等過程。通過CFD仿真，可以得到污染物在空間和時間上的分布情況，從而為預測預警提供數據支撐。這包括污染物的濃度分布、擴散范圍、傳輸路徑等方面的信息，這些信息對于預測預警是非常重要的。
例如，在空氣污染物的擴散模擬中，通過CFD仿真得到不同高度和距離的污染物濃度分布。這可以幫助預測不同區域的空氣質量，從而為決策者提供數據支撐，制定合理的污染控制措施；在水質預報中，可以模擬水體中的流動和污染物傳輸。通過模擬結果，預測未來水質的變化趨勢，為水資源的保護和管理提供數據支持。
具體步驟
1.建立模型：使用適合河流污染物擴散的模型，例如對流-擴散模型或水動力-水質模型等。這些模型會考慮河流中的水流、污染物擴散、化學反應等物理和化學過程。
2.輸入參數：根據實際情況，確定模型所需的參數，例如河流的水流速度、流量、污染物排放量、初始濃度等。
3.數值模擬：利用計算機程序對模型進行數值求解，得到污染物在時間和空間上的分布情況。
4.結果分析：根據模擬結果，分析污染物的擴散趨勢、影響范圍、濃度分布等。
5.預測預警：根據模擬結果，對未來污染物擴散情況進行預測，并制定相應的預警方案。
【計算軟件】OpenFOAM開源平臺
【仿真平臺】自建高性能計算集群
【算例說明】通過CFD數值仿真，可得到污染物擴散的時空分布，為預測預警提供數據支撐
【工程應用】污染物預測預警、水質預報等
【創新貢獻】自動化計算流程+計算參數優化
！！
展開 wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>4 后處理結果</strong></p><p><strong>4.1 后處理結果</strong></p><p>對管道泄露擴散仿真的計算結果進行可視化處理，土壤中的CH4濃度結果云圖如下圖所示：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUy2b7UXNZic5SRdFBQEWq1S12ycfZWTLVCIeAsmrrVx2qedbIXRmBuWpw/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p>3000s計算結果</p><p>擴散過程云圖動畫結果如下圖所示：</p><p><br></p><p>https://mp.weixin.qq.com/s/we5K_FCMA5tlKadi1YSrkw</p>
展開 基于EDC模型的噴射擴散火焰Fluent仿真帖子中利用edc模型仿真計算了火焰D。
本算例將基于FLUENT中PDF模型再次仿真火焰D。主噴嘴直徑為7.2 mm，被外徑為18.2 mm的燃燒過的先導環空包圍。引火器用于延遲火焰吹滅。主要的噴射成分是25%的CH4和75%的空氣(按體積計算)，化學計量值混合比例為0.351，火焰長度(定義為混合比例在軸上的化學計量點)約為47倍噴嘴直徑。PDF傳輸解決方案則分為兩步，首先利用FLUENT中部分預混合模型獲得穩態的燃燒初始流場，然后利用復合的PDF傳輸模型仿真獲得更加精細的瞬態燃料流程。
部分預混燃燒模型仿真溫度分布
PDF傳輸模型仿真計算得到的co質量分布
PDF傳輸模型仿真的精細燃料流場，溫度分布收費文件列表
展開 氣體擴散模型學習&房間通風問題仿真嘗試
根據這個Demo，這里提出一個問題：我們假設有一個房間內充滿了一氧化碳，現在需要開窗通風降低一氧化碳的濃度才能進入。根據百度，5000ppm即0.5%，也就是說CO濃度降低到0.5%以下，才有進門的可能。為了安全，我們設置0.1%為進門的條件。那么從開窗通風到能夠進門，需要多久呢？這里我們來仿真一下。
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圖3 擴散EIT仿真與實驗結果
四、討論
優勢與互補性：CDEIT通過端到端條件生成直接建模p(σ∣U)p(\sigma|U)p(σ∣U)，多步去噪細化結構細節；結合Transformer/Swin實現全局–局部依賴的高效融合，并以電壓/電流歸一化實現模擬→實測的零樣本遷移。
3.準直性能：激光發散角＜0.05°
激光準直性直接決定傳輸距離—發散角越小，遠距離傳輸時光斑擴散越慢。
本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質影響下的氣體泄漏擴散規律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據相關文獻進行設置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關指導。
在研究生課題組中，有項目方向是做液體流動遷移擴散仿真，故考慮ABAQUS是否能夠進行液體性質模擬。
本作業主要應用Umeshmotion子程序模擬高溫下冰塊的熱傳遞和融化過程。
<p>本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質影響下的氣體泄漏擴散規律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據相關文獻進行設置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關指導。
<p><strong>1. 界面穩定性問題分析</strong></p><p>在VOF方法中，界面穩定性是多相流模擬的核心問題之一。界面捕捉的穩定性直接影響模擬結果的物理準確性，尤其在處理復雜界面形變、表面張力驅動流動以及高密度比流體時，數值誤差可能導致非物理現象。以下是界面穩定性中兩個主要問題的分析：<strong>數值擴散</strong>和<strong>表面張力偽速度</strong
本案例基于COMSOL模型仿真了一濾紙從一端吸水后的水分場遷移擴散過程，仿真模型及結果如下所示：
在污染物擴散的仿真中，通常會利用CFD方法模擬空氣或水中的流動，同時考慮污染物的排放、擴散、沉降等過程。通過CFD仿真，可以得到污染物在空間和時間上的分布情況，從而為預測預警提供數據支撐。這包括污染物的濃度分布、擴散范圍、傳輸路徑等方面的信息，這些信息對于預測預警是非常重要的。
例如，在空氣污染物的擴散模擬中，通過CFD仿真得到不同高度和距離的污染物濃度分布。
例如，在二維擴散問題的仿真中，為了觀測流出邊界上總的流出的物質量，可以在出口邊界利用邊界耦合積分變量，然后可以直接得到數據曲線。
氫滲透實驗中用易測量的電流—時間變化曲線反映難以測量的擴散通量—時間變化趨勢， 將文獻中的電流—時間變化曲線與仿真得到的擴散通量—時間變化曲線進行對比，結果如圖 3 所示。
