CN111753429A - 一种储气罐三维数值仿真装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种储气罐三维数值仿真装置及方法，其中装置包括：储气罐设备、测量设备和控制终端；测量设备设置在储气罐设备中，且与控制终端通信连接；控制终端，用于根据获取到储气罐设备的罐内环境参数，以罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型，并通过储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。本申请通过采集到的现场储气罐设备的罐内环境参数作为创建模型所需的模型边界条件参数，并以实际采集的参数构建对应的仿真模型，解决了现有采用假定恒定值的方式设定压缩空气储气罐的模型物理边界条件的做法导致的数值模拟结果与真实物理情况不符，数值模拟结果误差大的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及储气罐技术领域，尤其涉及一种储气罐三维数值仿真装置及方法。
背景技术
储能技术是实现可再生能源大规模利用、提高常规电力系统效率和安全性、建设智能电网的关键技术。压缩空气储能被公认为是最具发展潜力的大规模储能技术之一。
目前，现有技术通常采用假定恒定值的方式设定压缩空气储气罐的模型物理边界条件，比如进出口速度、压力，壁面温度等，但这种做法导致了数值模拟结果与真实物理情况不符，数值模拟结果误差大的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种储气罐三维数值仿真装置及方法，用于解决现有的储气罐三维数值仿真方式存在的数值模拟结果误差大的技术问题。
本申请第一方面提供了一种储气罐三维数值仿真装置，包括：储气罐设备、测量设备和控制终端；
所述测量设备设置在所述储气罐设备中，且与所述控制终端通信连接；
所述控制终端，用于根据获取到所述储气罐设备的罐内环境参数，其中，所述罐内环境参数的获取方式为通过设置在所述储气罐设备中的测量设备测得，以所述罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型，并通过所述储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
可选地，所述控制终端还用于：
获取所述储气罐设备内的三维数值实际数据；
将所述三维数值实际数据与所述三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
可选地，所述测量设备具体包括：
设置于所述储气罐设备的流体进出口处的流体速度测量设备和流体流量测量设备；
设置于所述储气罐设备的罐体内的压力测量设备；
设置于所述储气罐设备内壁的壁面温度测量设备。
可选地，所述流体速度测量设备具体为靠背管。
可选地，所述流体流量测量设备具体为转子流量计。
可选地，所述压力测量设备为压力传感器。
可选地，所述壁面温度测量设备为热电偶。
本申请第二方面提供了一种储气罐三维数值仿真方法，应用于本申请第一方面所述的储气罐三维数值仿真装置，包括：
根据获取到所述储气罐设备的罐内环境参数，其中，所述罐内环境参数的获取方式为通过设置在所述储气罐设备中的测量设备测得；
以所述罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型；
通过所述储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
可选地，还包括：
获取所述储气罐内的三维数值实际数据；
将所述三维数值实际数据与所述三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请提供的一种储气罐三维数值仿真装置，包括：储气罐设备、测量设备和控制终端；所述测量设备设置在所述储气罐设备中，且与所述控制终端通信连接；所述控制终端，用于根据获取到所述储气罐设备的罐内环境参数，其中，所述罐内环境参数的获取方式为通过设置在所述储气罐设备中的测量设备测得，以所述罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型，并通过所述储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
本申请通过采集到的现场储气罐设备的罐内环境参数作为创建模型所需的模型边界条件参数，并以实际采集的参数构建对应的仿真模型，解决了现有采用假定恒定值的方式设定压缩空气储气罐的模型物理边界条件的做法导致的数值模拟结果与真实物理情况不符，数值模拟结果误差大的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种储气罐三维数值仿真装置的一个实施例的结构示意图；
图2为本申请提供的一种储气罐三维数值仿真方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
随着计算机技术的成熟，使得数字仿真技术在电力设备研究领域的应用越来越广泛，但是由于现有技术中对于建模所需的压缩空气储能储气罐物理边界条件，比如进口速度、压力，壁面温度等参数均为工作人员根据经验通过推导后设定的恒定值，通过工作人员人为设定的边界条件与实际情况往往存在差别，而且这个差别还很容易受到人为主观因素的影响而进一步被放大，导致了数值模拟结果与真实物理情况不符，数值模拟结果误差大的技术问题。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种储气罐三维数值仿真装置及方法，用于解决现有的储气罐三维数值仿真方式存在的数值模拟结果误差大的技术问题。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，本申请第一个实施例提供了一种储气罐三维数值仿真装置，包括：储气罐设备1、测量设备2和控制终端3；
测量设备2设置在储气罐设备1中，且与控制终端3通信连接；
控制终端3，用于根据获取到储气罐设备的罐内环境参数，其中，罐内环境参数的获取方式为通过设置在储气罐设备中的测量设备测得，以罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型，并通过储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
进一步地，测量设备2具体包括：
设置于储气罐设备1的流体进出口处的流体速度测量设备和流体流量测量设备；
设置于储气罐设备1的罐体内的压力测量设备；
设置于储气罐设备1内壁的壁面温度测量设备。
进一步地，流体速度测量设备具体为靠背管。
进一步地，流体流量测量设备具体为转子流量计。
进一步地，压力测量设备为压力传感器。
进一步地，壁面温度测量设备为热电偶。
需要说明的是，本申请实施例通过现场采集进出口速度、压力、流量和壁面温度的信息，由现场实际运行设备的参数作为数值模拟的边界条件，而不是人为假定边界条件为恒定值，解决了数值模拟边界条件数据真实性的问题。速度采用靠背管测量，压力采用压力传感器，流量采用转子流量计，壁面温度采用安装在压缩空气储罐上的热电偶进行测量。
在采集到相应的参数后，将这些参数耦合到建模软件，如ANSYSFLUENT等，根据这些参数构建储气罐设备对应的仿真模型，通过储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得更接近真实的压缩空气储能储气罐的三维数值模拟数据。
进一步地，控制终端还用于：
获取储气罐设备内的三维数值实际数据；
将三维数值实际数据与三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
需要说明的是，除了边界条件等参数外，构成模型的一些函数逻辑也是影响模型模拟准确度的因素之一，因此，本申请实施例在通过仿真获取到三维数值模拟数据后，还可以进一步获取储气罐设备内的三维数值实际数据，在将模型模拟的结果与实际情况进行比较，以便根据比较的结果进一步锁定影响模拟精确度的因素，进而改善。
以上为本申请提供的一种储气罐三维数值仿真装置的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种应用于上述的储气罐三维数值仿真装置的一种储气罐三维数值仿真方法的详细说明。
请参阅图2，本申请第二个实施例提供了一种储气罐三维数值仿真方法，应用于本申请第一个实施例提及的储气罐三维数值仿真装置，包括：
步骤201、根据获取到储气罐设备的罐内环境参数，其中，罐内环境参数的获取方式为通过设置在储气罐设备中的测量设备测得；
步骤202、以罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型；
步骤203、通过储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
进一步地，还包括：
步骤204、获取储气罐内的三维数值实际数据；
步骤205、将三维数值实际数据与三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，包括：储气罐设备、测量设备和控制终端；
所述测量设备设置在所述储气罐设备中，且与所述控制终端通信连接；
所述控制终端，用于根据获取到所述储气罐设备的罐内环境参数，其中，所述罐内环境参数的获取方式为通过设置在所述储气罐设备中的测量设备测得，以所述罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型，并通过所述储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
2.根据权利要求1所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述控制终端还用于：
获取所述储气罐设备内的三维数值实际数据；
将所述三维数值实际数据与所述三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
3.根据权利要求1所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述测量设备具体包括：
设置于所述储气罐设备的流体进出口处的流体速度测量设备和流体流量测量设备；
设置于所述储气罐设备的罐体内的压力测量设备；
设置于所述储气罐设备内壁的壁面温度测量设备。
4.根据权利要求3所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述流体速度测量设备具体为靠背管。
5.根据权利要求3所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述流体流量测量设备具体为转子流量计。
6.根据权利要求3所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述压力测量设备为压力传感器。
7.根据权利要求3所述的一种储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，所述壁面温度测量设备为热电偶。
8.一种储气罐三维数值仿真方法，应用于权利要求1至7任意一项所述的储气罐三维数值仿真装置，其特征在于，包括：
根据获取到所述储气罐设备的罐内环境参数，其中，所述罐内环境参数的获取方式为通过设置在所述储气罐设备中的测量设备测得；
以所述罐内环境参数为模型边界条件，构建储气罐仿真模型；
通过所述储气罐仿真模型进行罐内流体模拟仿真，以获得三维数值模拟数据。
9.根据权利要求8所述的一种储气罐三维数值仿真方法，其特征在于，还包括：
获取所述储气罐内的三维数值实际数据；
将所述三维数值实际数据与所述三维数值模拟数据进行比较，获得比较结果。
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