网格类型对典型化工园区下垫面气体扩散模拟的影响

摘要

网格是计算流体力学（computational fluid dynamics, CFD）数值模拟的基础，为研究不同网格类型对化工园区气体扩散模拟的适用性，基于在典型化工园区进行的示踪气体（SF₆）外场泄漏实验，开展了全尺度数值模拟。选取四面体、多面体、混合四面体、混合多面体4种网格类型，从网格划分特征（数量、正交质量、纵横比）和CFD模拟性能（求解精度、准确性和计算时间）方面对网格进行对比研究。结果表明，网格划分特征方面，多面体网格数量最少（0.6～1.5百万）,其次为混合多面体网格（0.8～3.3百万）;混合多面体（0.44）和多面体（0.41）网格正交质量明显优于四面体（0.04）和混合四面体（0.02）;混合多面体网格的纵横比最低。模拟性能方面，混合多面体网格计算精度最高，达到10^-4,其模拟值与监测值的误差最小，相关性最好（0.98）,同时模拟效率（27 min）明显高于多面体（47 min）和混合四面体网格（112 min）。此外，从流场特征来看，多面体网格烟羽宽度大于混合型网格，混合四面体网格平均烟羽浓度最高。

关键词

网格类型 / 化工园区 / 气体扩散 / 数值模拟 / 小尺度

基金资助

国家重点研发计划课题资助项目(No.2017YFC0209905); 国家自然科学基金资助项目(No.51638001)