北京計(jì)算機(jī)輔助安全工程安全模擬與仿真課件

安全工程信息化技術(shù)基礎(chǔ)

第四章安全模擬與仿真葉迎春機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院安全工程信息化技術(shù)基礎(chǔ)

第四章安全模擬與仿真葉迎春12(1)模型參數(shù)任意調(diào)整(2)系統(tǒng)模型快速求解(3)運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠(4)實(shí)景仿真形象直觀數(shù)字仿真的特點(diǎn)數(shù)字仿真的作用：(1)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)降低實(shí)驗(yàn)成本(3)減少失敗風(fēng)險(xiǎn)(4)提高預(yù)測(cè)能力2(1)模型參數(shù)任意調(diào)整數(shù)字仿真的特點(diǎn)數(shù)字仿真的作用：23安全評(píng)價(jià)安全應(yīng)急安全訓(xùn)練（虛擬現(xiàn)實(shí)）壽命預(yù)測(cè)(ANSYS，ABAQUS提供結(jié)構(gòu)疲勞分析功能)故障診斷數(shù)字仿真在安全工程中的應(yīng)用3安全評(píng)價(jià)數(shù)字仿真在安全工程中的應(yīng)用3本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)4本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬44CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)：基本思想：將時(shí)間和空間域上的連續(xù)物理場(chǎng)，如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的方程組，然后求解代數(shù)方程組，獲得場(chǎng)變量的近似值。流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程、本構(gòu)方程及狀態(tài)方程）控制下對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬。54.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)：54.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬5事故災(zāi)害模擬軟件FluentPHAST和SAFETI（DNV開發(fā)）FLACS（基于Unix或Linux平臺(tái)）AutoReaGas（美國CenturyDynamics開發(fā)）AUTOHYN（美國CenturyDynamics開發(fā)）CHARM（連續(xù)地或瞬時(shí)地釋放氣體或液體的模擬）WHAZAN（定量評(píng)價(jià)石油、化工等工業(yè)危險(xiǎn)性）64.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬事故災(zāi)害模擬軟件64.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬6SAFETI軟件2023/1/874.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬SAFETI軟件2023/1/774.5基于CFD的事故災(zāi)7PHAST軟件功能泄漏模塊：計(jì)算物料泄漏到大氣環(huán)境中的流速和狀態(tài)擴(kuò)散模塊：對(duì)泄漏模塊得到的結(jié)果以及天氣情況進(jìn)行計(jì)算來得到云團(tuán)的傳播擴(kuò)散情況。燃燒、爆炸模塊

毒性模塊

2023/1/884.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬PHAST軟件功能泄漏模塊：計(jì)算物料泄漏到大氣環(huán)境中的流速和8PHAST軟件實(shí)例2023/1/89某進(jìn)站管線破裂形成噴火最大影響范圍圖4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬PHAST軟件實(shí)例2023/1/79某進(jìn)站管線破裂形成噴火最9某化肥廠發(fā)生氯氣泄漏的實(shí)時(shí)擴(kuò)散圖2023/1/8104.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬某化肥廠發(fā)生氯氣泄漏的實(shí)時(shí)擴(kuò)散圖2023/1/7104.510Fluent軟件系統(tǒng)目前處于世界領(lǐng)先地位的CFD軟件之一，可用于模擬和分析具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的流體流動(dòng)與熱傳導(dǎo)問題。軟件主要由三部分組成：Fluent解算器prePDF（用于計(jì)算燃燒過程的預(yù)處理軟件）Gambit(前處理程序，用于幾何圖形模擬和網(wǎng)格生成）應(yīng)用：航空航天，汽車，空調(diào)供熱，流體機(jī)械，化學(xué)反應(yīng)，電子元件冷卻，石油開采，換熱器等眾多領(lǐng)域114.5.2Fluent數(shù)值模擬Fluent軟件系統(tǒng)114.5.2Fluent數(shù)值模擬11Fluent的強(qiáng)大功能典型應(yīng)用:汽車的內(nèi)流和外流及氣缸內(nèi)的流動(dòng)高速航天空氣動(dòng)力學(xué)火箭的內(nèi)部流動(dòng)渦輪機(jī)械反應(yīng)容器的設(shè)計(jì)臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)，建筑物風(fēng)環(huán)境氣泡動(dòng)力學(xué)及兩相流混合容器流化床流體誘導(dǎo)噪聲的預(yù)測(cè)煤粉或者油，燃?xì)獾娜紵?.5.2Fluent數(shù)值模擬12Fluent的強(qiáng)大功能典型應(yīng)用:4.5.2Fluent數(shù)12流動(dòng)問題幾乎都能解決流體和固體的共軛傳熱問題流體和固體的耦合問題（水流沖擊一板條或者鳥類的翅膀扇動(dòng)的過程，利用動(dòng)網(wǎng)格）發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套的溫度分布催化劑固體顆粒的濃度分布2023/1/8134.5.2Fluent數(shù)值模擬流動(dòng)問題幾乎都能解決發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套的溫度分布催化劑固體顆粒13Velocitycontourplotu=u(t),sinusoidalinletvelocityrigidwallrigidwallcompliantwallinitialmesh動(dòng)脈血管脈動(dòng)流動(dòng)的模擬2023/1/8144.5.2Fluent數(shù)值模擬Velocitycontourplotu=u(t),s144.5.2Fluent數(shù)值模擬電子計(jì)算機(jī)機(jī)箱的熱分析與流體的粒子軌跡圖攪拌機(jī)的速度流線圖2023/1/8154.5.2Fluent數(shù)值模擬電子計(jì)算機(jī)機(jī)箱的熱分析與流體15Fluent軟件模擬過程164.5.2Fluent數(shù)值模擬Fluent軟件模擬過程164.5.2Fluent數(shù)值模擬16用fluent軟件如何作論文和應(yīng)掌握那些方面的知識(shí)熟練的建模能力和劃分網(wǎng)格的技巧扎實(shí)的流體力學(xué)和傳熱學(xué)知識(shí)，包括計(jì)算傳熱學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)知識(shí)數(shù)據(jù)處理和分析的能力編程能力研究的方法和思路要清晰，盡可能快的吸收需要的知識(shí)為我所用2023/1/8174.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬用fluent軟件如何作論文和應(yīng)掌握那些方面的知識(shí)熟練的建模17研究目的和意義含硫氣田的鉆探開發(fā)是石油工業(yè)的一個(gè)世界性難題。高含硫氣井井噴失控是石油及天然氣勘探開發(fā)中災(zāi)難性事故。嚴(yán)重危及人民的生命財(cái)產(chǎn)，污染良田，破壞生態(tài)環(huán)境，造成地下資源損失。開展高含硫氣井井噴擴(kuò)散規(guī)律研究具有重大社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。2003年12月23日，重慶市開縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井井噴243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，近十萬名群眾緊急疏散。直接經(jīng)濟(jì)損失近億元；土壤硫化嚴(yán)重。2000年10月，天津大港油田板深七0三井井噴在氣井上空形成霧狀對(duì)附近大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。1993年9月28日,華北油田一口預(yù)探井，在試油射孔作業(yè)中發(fā)生井噴村民6人死亡，24人中等中毒，440余人輕度中毒。污染莊稼近700畝；22.6萬人緊急疏散。2023/1/8184.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究目的和意義含硫氣田的鉆探開發(fā)是石油工業(yè)的一個(gè)世界性難題18研究目的和意義目前在川渝、新疆等地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型天然氣藏。該地區(qū)天然氣田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，人口稠密，氣藏埋藏深度大，具有高含H2S、高壓力和高產(chǎn)能的“三高”特點(diǎn)，天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。川東地區(qū)鉆完井事故及事故地層分布統(tǒng)計(jì)分析事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：對(duì)有毒有害氣體擴(kuò)散規(guī)律的認(rèn)識(shí)欠缺是導(dǎo)致人員疏散延誤和盲目疏散的直接原因。研究泄漏氣體的擴(kuò)散規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)有毒有害氣體的濃度和蔓延方向，是制定應(yīng)急預(yù)案和逃生路線的重要依據(jù)。2023/1/8194.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究目的和意義目前在川渝、新疆等地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型天然氣藏。19高含硫井噴氣體擴(kuò)散動(dòng)態(tài)機(jī)理研究射流極值點(diǎn)D自由射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)與速度分布YysyTR外邊界面

射流核心區(qū)內(nèi)邊界面）射流邊界層Vy﹐mVy0Vy0噴管出口R0θ初始段基本段轉(zhuǎn)折截面S0井噴氣體噴射速度云圖

射流核心區(qū)三個(gè)階段：初始射流階段；重力下沉階段；自由擴(kuò)散階段。2023/1/8204.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬高含硫井噴氣體擴(kuò)散動(dòng)態(tài)機(jī)理研究射流極值點(diǎn)D自YysyTR外20數(shù)值計(jì)算軟件實(shí)體模型生成2D/3D

網(wǎng)格組分運(yùn)輸方程質(zhì)量動(dòng)量能量狀態(tài)方程所支持的物理模型網(wǎng)格的調(diào)用和修改材料屬性邊界條件初始條件計(jì)算模型：紊流燃燒輻射多相流相轉(zhuǎn)換動(dòng)區(qū)域動(dòng)網(wǎng)格前處理Gambit后處理TecplotFluent求解Fluent模擬計(jì)算流程2023/1/8214.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬數(shù)值計(jì)算軟件實(shí)體模型生成2D/3D組分運(yùn)輸方程網(wǎng)格的調(diào)21研究方案高含硫氣體擴(kuò)散模型模型控制參數(shù)整定地形模型建立組分輸運(yùn)方程邊界條件的設(shè)置簡化及算法研究網(wǎng)格劃分技術(shù)研究復(fù)雜山區(qū)氣體擴(kuò)散數(shù)值模擬計(jì)算多種工況不同風(fēng)速不同硫化氫含量不同大氣濕度不同障礙物形式數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析2023/1/8224.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究方案高含硫氣體模型控制參數(shù)整定地形模型建立組分輸運(yùn)方程邊22邊界條件計(jì)算參數(shù)及邊界條件的確定網(wǎng)格設(shè)計(jì)解算器選擇：耦合隱式求解器混合物模型：組分輸運(yùn)模型初始條件：計(jì)算域內(nèi)各點(diǎn)的泄放物質(zhì)濃度為零壁面條件：標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)湍流模型：標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型計(jì)算類型：非定常計(jì)算（unsteady）（a）空間結(jié)構(gòu)斜視圖（b）空間結(jié)構(gòu)正視圖風(fēng)速入口GXGXGyGZGZ井噴氣體出口2023/1/8234.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬邊界條件計(jì)算參數(shù)及邊界條件的確定網(wǎng)格設(shè)計(jì)（a）空間結(jié)構(gòu)斜視圖23噴射速度等值線圖（硫化氫含量50%）噴射速度等值線圖（硫化氫含量90%）噴射速度等值線圖（硫化氫含量10%）不同硫化氫含量對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響（1）不同硫化氫含量（無風(fēng)）2023/1/8244.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬噴射速度等值線圖（硫化氫含量50%）噴射速度等值線圖（硫化氫24井噴發(fā)生穩(wěn)定后模擬范圍內(nèi)H2S濃度小于100ppm的區(qū)域（a）硫化氫含量10%；（b）硫化氫含量50%；（c）硫化氫含量90%硫化氫含量越大，模擬區(qū)域內(nèi)的安全空間越小硫化氫含量越高，含硫天然氣的下部硫化氫的積聚越明顯。（1）不同硫化氫含量（無風(fēng)）2023/1/8254.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬井噴發(fā)生穩(wěn)定后模擬范圍內(nèi)H2S濃度小于100ppm的區(qū)域硫化25硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（c）速度矢量圖（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/1/8264.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%擴(kuò)散75s后氣體分布圖（2）不同硫化26擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（黑色區(qū)域?yàn)槌^100ppm的危險(xiǎn)區(qū)域）硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/1/8274.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬擴(kuò)散75s后氣體分布圖硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%（2）不同硫化27風(fēng)速5m/s風(fēng)速1m/s3.2風(fēng)速對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響2023/1/8284.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬風(fēng)速5m/s風(fēng)速1m/s3.2風(fēng)速對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響28同一濕度，不同溫度下氣體擴(kuò)散規(guī)律濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響253K273K293K2023/1/8294.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬同一濕度，不同溫度下氣體擴(kuò)散規(guī)律濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響29濕度90%濕度10%濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響同一溫度，不同濕度下氣體擴(kuò)散規(guī)律2023/1/8304.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響同一溫度，不同濕度下氣體擴(kuò)散規(guī)律230泄漏源與障礙物距離170m，障礙物尺寸為40×50m，風(fēng)速2m/s硫化氫90%硫化氫10%有毒氣體在障礙物背風(fēng)面沉積。2023/1/8314.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬泄漏源與障礙物距離170m，障礙物尺寸為40×50m，風(fēng)速231典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%2003年12月23日發(fā)生在重慶市開縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井。國內(nèi)乃至世界氣井井噴史上罕見的特大井噴事故建國以來重慶歷史上死亡人數(shù)最多、損失最重的一次特大事故。243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，數(shù)萬群眾緊急撤離。對(duì)周圍土壤、大氣等環(huán)境因素造成不同程度的污染。4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/832典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬井噴氣體成分組成32井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%氣候溫暖濕潤，雨量充足，日照偏少氣溫4.0~8.00C，相對(duì)濕度為94%~99%。無阻流量為400×104~1000×104m3/d平均風(fēng)速為1m/s大氣穩(wěn)定度為D級(jí)或E級(jí)穩(wěn)定度外界氣壓取101325pa。事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/833井噴氣體成分組成CH433名稱高度h（m）R1（m）R3（m）底面中心坐標(biāo)地形形狀計(jì)算區(qū)域50025002500（0，0）六棱柱A400900300（-1100，440）六棱臺(tái)B250800600（-800，-1100）四棱臺(tái)C100300150（1050，-1250）四棱臺(tái)D200600400（1370，-230）六棱臺(tái)E400550250（1650，900）四棱臺(tái)F4501900100（0，-3400）六棱臺(tái)重慶開縣羅家16H井周邊三維地形模型4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/834名稱高度h（m）R1（m）R3（m）底面中心坐標(biāo)地形形狀計(jì)算34北京計(jì)算機(jī)輔助安全工程安全模擬與仿真課件354.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8364.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/736364.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8374.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/737374.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8384.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/738384.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8394.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/73939距離井口附近500m處井噴初期，硫化氫濃度50ppm；30min后,硫化氫濃度達(dá)到200ppm.死亡人員主要分布在距離井口500m以內(nèi)的范圍內(nèi);死亡的最遠(yuǎn)距離出現(xiàn)在距離井口1200m處。不同擴(kuò)散時(shí)間的硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/840距離井口附近500m處死亡人員主要分布在距離井口500m以內(nèi)40井口上方100m和200m，氣體的擴(kuò)散范圍比地面更大。由于16H井的噴射流量非常大，導(dǎo)致高含硫氣體的初始動(dòng)量非常大，帶動(dòng)硫化氫向高處運(yùn)動(dòng)。整個(gè)毒氣氣云將周圍的幾個(gè)村莊覆蓋，即使住在山頂也不能幸免。擴(kuò)散30分鐘不同高度硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/841井口上方100m和200m，氣體的擴(kuò)散范圍比地面更大。由于141本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)42本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4242

虛擬現(xiàn)實(shí)（簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

434.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8虛擬現(xiàn)實(shí)（簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性43虛擬現(xiàn)實(shí)是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征(3-I)：沉浸感(immersion)交互性(interaction)想象性(imagination)444.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8虛擬現(xiàn)實(shí)是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。444.6虛44虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的4個(gè)層次：桌面式VR以計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者觀察虛擬境界的交互界面，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站進(jìn)行仿真。沉浸式VR通過應(yīng)用顯示裝置等設(shè)備，使參與者完全沉浸在一個(gè)全新的虛擬環(huán)境而看不到現(xiàn)實(shí)世界。增強(qiáng)式VR允許參與者看見真實(shí)世界，同時(shí)又把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)的物體上，它是由真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合而成的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)分布式VR將地理上分布的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個(gè)用戶同時(shí)感受虛擬經(jīng)歷，協(xié)同工作。

45454.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的4個(gè)層次：45454.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)202345在VR系統(tǒng)中，參與者通過傳感裝置直接對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行操作，并得到實(shí)時(shí)三維顯示和觸覺、嗅覺、力覺反饋等一系列反饋信息。當(dāng)系統(tǒng)與外部世界通過傳感裝置構(gòu)成反饋閉環(huán)時(shí)，在參與者的控制下，用戶與虛擬環(huán)境間的交互可以對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生作用。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成：（1）效果產(chǎn)生器：參與者與虛擬境界交互的硬件接口裝置。（2）實(shí)景仿真器：由計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)、軟件開發(fā)工具及配套硬件組成，負(fù)責(zé)接收效果產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)。（3）用戶應(yīng)用系統(tǒng)：面向具體問題的軟件部分，描述仿真的具體內(nèi)容。（4）幾何構(gòu)造系統(tǒng)：提供了描述仿真對(duì)象的物理特性信息，如外形、顏色、位置等。

464.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8在VR系統(tǒng)中，參與者通過傳感裝置直接對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行操46虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成47用戶效果產(chǎn)生器計(jì)算機(jī)接口用戶應(yīng)用系統(tǒng)仿真管理器三維模型數(shù)據(jù)庫跟蹤其他輸入幾何構(gòu)造系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)景仿真器信號(hào)轉(zhuǎn)換4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成47用效果產(chǎn)生器計(jì)算機(jī)接口用戶應(yīng)用系統(tǒng)47虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的支撐軟、硬件（1）跟蹤定位裝置（如三維空間跟蹤定位器）（2）觸覺反饋裝置（如數(shù)據(jù)手套和力反饋器）（3）音頻設(shè)備（如音箱、聲卡、麥克風(fēng)）（4）圖像顯示與觀察設(shè)備（如立體眼鏡、頭盔顯示器）（5）高性能計(jì)算機(jī)

484.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的支撐軟、硬件484.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)48（1）WTK(worldtoolkit)美國Sense8公司開發(fā)（2）DWB(designer’sworkbench)除此之外，3DMAX,Cool3D,MulfiGenVega,MulfiGenCreator,MatLAB中的VirtualRealityToolbox

49虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常用軟件4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（1）WTK(worldtoolkit)美國Sense49VR在安全工程中的應(yīng)用（1）科學(xué)研究真實(shí)化模擬、直觀表示（2）產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)（3）救災(zāi)指揮模擬（4）日常安全教育與避災(zāi)訓(xùn)練

504.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR在安全工程中的應(yīng)用504.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)50514.6.2虛擬安全技術(shù)514.6.2虛擬安全技術(shù)5152原有的安全評(píng)估理論相對(duì)于工業(yè)裝備生命周期來說都是分散的、不連續(xù)的，各自為“點(diǎn)”，目前還缺乏系統(tǒng)的、聯(lián)系整個(gè)裝備生命周期過程的一體化解決方案。虛擬樣機(jī)（virtualprototype,VP）技術(shù)正是著眼于產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，使整個(gè)過程一體化、透明化和無縫連接，因此，將虛擬技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)裝備系統(tǒng)安全評(píng)估領(lǐng)域，是安全評(píng)估技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。4.6.2虛擬安全技術(shù)52原有的安全評(píng)估理論相對(duì)于工業(yè)裝備生命周期來說都是分52與傳統(tǒng)安全評(píng)估方法相比，虛擬安全技術(shù)的5個(gè)特性：534.6.2虛擬安全技術(shù)與傳統(tǒng)安全評(píng)估方法相比，虛擬安全技術(shù)的5個(gè)特性：534.6.53虛擬安全技術(shù)的核心是基于虛擬樣機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)，構(gòu)建工業(yè)裝置的虛擬安全系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)分析、安全評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理。虛擬安全系統(tǒng)就是要提供一個(gè)虛擬環(huán)境，在此環(huán)境里進(jìn)行可重復(fù)、可控制的系統(tǒng)安全評(píng)估和虛擬仿真。虛擬安全系統(tǒng)實(shí)際上是安全可靠性評(píng)估技術(shù)在計(jì)算機(jī)中數(shù)字化、圖像化的映射，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)裝備及設(shè)施全生命周期內(nèi)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營、維護(hù)等相關(guān)過程所有活動(dòng)的精確、逼真的仿真，對(duì)工業(yè)裝備及設(shè)施在復(fù)雜環(huán)境中的安全可靠性進(jìn)行預(yù)測(cè)、反演和評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管理，從而知道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和安裝，優(yōu)化裝備檢測(cè)周期、降低成本，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。544.6.2虛擬安全技術(shù)虛擬安全技術(shù)的核心是基于虛擬樣機(jī)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)仿真技術(shù)，構(gòu)54虛擬安全系統(tǒng)組成數(shù)字化建模子系統(tǒng)分析計(jì)算可視化子系統(tǒng)虛擬可靠性評(píng)價(jià)子系統(tǒng)虛擬安全仿真子系統(tǒng)虛擬安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及智能管理子系統(tǒng)554.6.2虛擬安全技術(shù)虛擬安全系統(tǒng)組成554.6.2虛擬安全技術(shù)55本章內(nèi)容4.1模擬與仿真基礎(chǔ)4.2相似原理4.3系統(tǒng)建模簡介4.4系統(tǒng)模擬與仿真實(shí)例4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)56本章內(nèi)容4.1模擬與仿真基礎(chǔ)5656安全工程信息化技術(shù)基礎(chǔ)

第四章安全模擬與仿真葉迎春機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院安全工程信息化技術(shù)基礎(chǔ)

第四章安全模擬與仿真葉迎春5758(1)模型參數(shù)任意調(diào)整(2)系統(tǒng)模型快速求解(3)運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠(4)實(shí)景仿真形象直觀數(shù)字仿真的特點(diǎn)數(shù)字仿真的作用：(1)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)降低實(shí)驗(yàn)成本(3)減少失敗風(fēng)險(xiǎn)(4)提高預(yù)測(cè)能力2(1)模型參數(shù)任意調(diào)整數(shù)字仿真的特點(diǎn)數(shù)字仿真的作用：5859安全評(píng)價(jià)安全應(yīng)急安全訓(xùn)練（虛擬現(xiàn)實(shí)）壽命預(yù)測(cè)(ANSYS，ABAQUS提供結(jié)構(gòu)疲勞分析功能)故障診斷數(shù)字仿真在安全工程中的應(yīng)用3安全評(píng)價(jià)數(shù)字仿真在安全工程中的應(yīng)用59本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)60本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬460CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)：基本思想：將時(shí)間和空間域上的連續(xù)物理場(chǎng)，如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值的集合來代替，通過一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的方程組，然后求解代數(shù)方程組，獲得場(chǎng)變量的近似值。流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程、本構(gòu)方程及狀態(tài)方程）控制下對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬。614.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)：54.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬61事故災(zāi)害模擬軟件FluentPHAST和SAFETI（DNV開發(fā)）FLACS（基于Unix或Linux平臺(tái)）AutoReaGas（美國CenturyDynamics開發(fā)）AUTOHYN（美國CenturyDynamics開發(fā)）CHARM（連續(xù)地或瞬時(shí)地釋放氣體或液體的模擬）WHAZAN（定量評(píng)價(jià)石油、化工等工業(yè)危險(xiǎn)性）624.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬事故災(zāi)害模擬軟件64.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬62SAFETI軟件2023/1/8634.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬SAFETI軟件2023/1/774.5基于CFD的事故災(zāi)63PHAST軟件功能泄漏模塊：計(jì)算物料泄漏到大氣環(huán)境中的流速和狀態(tài)擴(kuò)散模塊：對(duì)泄漏模塊得到的結(jié)果以及天氣情況進(jìn)行計(jì)算來得到云團(tuán)的傳播擴(kuò)散情況。燃燒、爆炸模塊

毒性模塊

2023/1/8644.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬PHAST軟件功能泄漏模塊：計(jì)算物料泄漏到大氣環(huán)境中的流速和64PHAST軟件實(shí)例2023/1/865某進(jìn)站管線破裂形成噴火最大影響范圍圖4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬PHAST軟件實(shí)例2023/1/79某進(jìn)站管線破裂形成噴火最65某化肥廠發(fā)生氯氣泄漏的實(shí)時(shí)擴(kuò)散圖2023/1/8664.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬某化肥廠發(fā)生氯氣泄漏的實(shí)時(shí)擴(kuò)散圖2023/1/7104.566Fluent軟件系統(tǒng)目前處于世界領(lǐng)先地位的CFD軟件之一，可用于模擬和分析具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的流體流動(dòng)與熱傳導(dǎo)問題。軟件主要由三部分組成：Fluent解算器prePDF（用于計(jì)算燃燒過程的預(yù)處理軟件）Gambit(前處理程序，用于幾何圖形模擬和網(wǎng)格生成）應(yīng)用：航空航天，汽車，空調(diào)供熱，流體機(jī)械，化學(xué)反應(yīng)，電子元件冷卻，石油開采，換熱器等眾多領(lǐng)域674.5.2Fluent數(shù)值模擬Fluent軟件系統(tǒng)114.5.2Fluent數(shù)值模擬67Fluent的強(qiáng)大功能典型應(yīng)用:汽車的內(nèi)流和外流及氣缸內(nèi)的流動(dòng)高速航天空氣動(dòng)力學(xué)火箭的內(nèi)部流動(dòng)渦輪機(jī)械反應(yīng)容器的設(shè)計(jì)臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)，建筑物風(fēng)環(huán)境氣泡動(dòng)力學(xué)及兩相流混合容器流化床流體誘導(dǎo)噪聲的預(yù)測(cè)煤粉或者油，燃?xì)獾娜紵?.5.2Fluent數(shù)值模擬68Fluent的強(qiáng)大功能典型應(yīng)用:4.5.2Fluent數(shù)68流動(dòng)問題幾乎都能解決流體和固體的共軛傳熱問題流體和固體的耦合問題（水流沖擊一板條或者鳥類的翅膀扇動(dòng)的過程，利用動(dòng)網(wǎng)格）發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套的溫度分布催化劑固體顆粒的濃度分布2023/1/8694.5.2Fluent數(shù)值模擬流動(dòng)問題幾乎都能解決發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套的溫度分布催化劑固體顆粒69Velocitycontourplotu=u(t),sinusoidalinletvelocityrigidwallrigidwallcompliantwallinitialmesh動(dòng)脈血管脈動(dòng)流動(dòng)的模擬2023/1/8704.5.2Fluent數(shù)值模擬Velocitycontourplotu=u(t),s704.5.2Fluent數(shù)值模擬電子計(jì)算機(jī)機(jī)箱的熱分析與流體的粒子軌跡圖攪拌機(jī)的速度流線圖2023/1/8714.5.2Fluent數(shù)值模擬電子計(jì)算機(jī)機(jī)箱的熱分析與流體71Fluent軟件模擬過程724.5.2Fluent數(shù)值模擬Fluent軟件模擬過程164.5.2Fluent數(shù)值模擬72用fluent軟件如何作論文和應(yīng)掌握那些方面的知識(shí)熟練的建模能力和劃分網(wǎng)格的技巧扎實(shí)的流體力學(xué)和傳熱學(xué)知識(shí)，包括計(jì)算傳熱學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)知識(shí)數(shù)據(jù)處理和分析的能力編程能力研究的方法和思路要清晰，盡可能快的吸收需要的知識(shí)為我所用2023/1/8734.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬用fluent軟件如何作論文和應(yīng)掌握那些方面的知識(shí)熟練的建模73研究目的和意義含硫氣田的鉆探開發(fā)是石油工業(yè)的一個(gè)世界性難題。高含硫氣井井噴失控是石油及天然氣勘探開發(fā)中災(zāi)難性事故。嚴(yán)重危及人民的生命財(cái)產(chǎn)，污染良田，破壞生態(tài)環(huán)境，造成地下資源損失。開展高含硫氣井井噴擴(kuò)散規(guī)律研究具有重大社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。2003年12月23日，重慶市開縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井井噴243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，近十萬名群眾緊急疏散。直接經(jīng)濟(jì)損失近億元；土壤硫化嚴(yán)重。2000年10月，天津大港油田板深七0三井井噴在氣井上空形成霧狀對(duì)附近大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。1993年9月28日,華北油田一口預(yù)探井，在試油射孔作業(yè)中發(fā)生井噴村民6人死亡，24人中等中毒，440余人輕度中毒。污染莊稼近700畝；22.6萬人緊急疏散。2023/1/8744.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究目的和意義含硫氣田的鉆探開發(fā)是石油工業(yè)的一個(gè)世界性難題74研究目的和意義目前在川渝、新疆等地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型天然氣藏。該地區(qū)天然氣田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，人口稠密，氣藏埋藏深度大，具有高含H2S、高壓力和高產(chǎn)能的“三高”特點(diǎn)，天然氣勘探開發(fā)生產(chǎn)存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。川東地區(qū)鉆完井事故及事故地層分布統(tǒng)計(jì)分析事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：對(duì)有毒有害氣體擴(kuò)散規(guī)律的認(rèn)識(shí)欠缺是導(dǎo)致人員疏散延誤和盲目疏散的直接原因。研究泄漏氣體的擴(kuò)散規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)有毒有害氣體的濃度和蔓延方向，是制定應(yīng)急預(yù)案和逃生路線的重要依據(jù)。2023/1/8754.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究目的和意義目前在川渝、新疆等地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型天然氣藏。75高含硫井噴氣體擴(kuò)散動(dòng)態(tài)機(jī)理研究射流極值點(diǎn)D自由射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)與速度分布YysyTR外邊界面

射流核心區(qū)內(nèi)邊界面）射流邊界層Vy﹐mVy0Vy0噴管出口R0θ初始段基本段轉(zhuǎn)折截面S0井噴氣體噴射速度云圖

射流核心區(qū)三個(gè)階段：初始射流階段；重力下沉階段；自由擴(kuò)散階段。2023/1/8764.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬高含硫井噴氣體擴(kuò)散動(dòng)態(tài)機(jī)理研究射流極值點(diǎn)D自YysyTR外76數(shù)值計(jì)算軟件實(shí)體模型生成2D/3D

網(wǎng)格組分運(yùn)輸方程質(zhì)量動(dòng)量能量狀態(tài)方程所支持的物理模型網(wǎng)格的調(diào)用和修改材料屬性邊界條件初始條件計(jì)算模型：紊流燃燒輻射多相流相轉(zhuǎn)換動(dòng)區(qū)域動(dòng)網(wǎng)格前處理Gambit后處理TecplotFluent求解Fluent模擬計(jì)算流程2023/1/8774.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬數(shù)值計(jì)算軟件實(shí)體模型生成2D/3D組分運(yùn)輸方程網(wǎng)格的調(diào)77研究方案高含硫氣體擴(kuò)散模型模型控制參數(shù)整定地形模型建立組分輸運(yùn)方程邊界條件的設(shè)置簡化及算法研究網(wǎng)格劃分技術(shù)研究復(fù)雜山區(qū)氣體擴(kuò)散數(shù)值模擬計(jì)算多種工況不同風(fēng)速不同硫化氫含量不同大氣濕度不同障礙物形式數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析2023/1/8784.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬研究方案高含硫氣體模型控制參數(shù)整定地形模型建立組分輸運(yùn)方程邊78邊界條件計(jì)算參數(shù)及邊界條件的確定網(wǎng)格設(shè)計(jì)解算器選擇：耦合隱式求解器混合物模型：組分輸運(yùn)模型初始條件：計(jì)算域內(nèi)各點(diǎn)的泄放物質(zhì)濃度為零壁面條件：標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)湍流模型：標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型計(jì)算類型：非定常計(jì)算（unsteady）（a）空間結(jié)構(gòu)斜視圖（b）空間結(jié)構(gòu)正視圖風(fēng)速入口GXGXGyGZGZ井噴氣體出口2023/1/8794.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬邊界條件計(jì)算參數(shù)及邊界條件的確定網(wǎng)格設(shè)計(jì)（a）空間結(jié)構(gòu)斜視圖79噴射速度等值線圖（硫化氫含量50%）噴射速度等值線圖（硫化氫含量90%）噴射速度等值線圖（硫化氫含量10%）不同硫化氫含量對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響（1）不同硫化氫含量（無風(fēng)）2023/1/8804.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬噴射速度等值線圖（硫化氫含量50%）噴射速度等值線圖（硫化氫80井噴發(fā)生穩(wěn)定后模擬范圍內(nèi)H2S濃度小于100ppm的區(qū)域（a）硫化氫含量10%；（b）硫化氫含量50%；（c）硫化氫含量90%硫化氫含量越大，模擬區(qū)域內(nèi)的安全空間越小硫化氫含量越高，含硫天然氣的下部硫化氫的積聚越明顯。（1）不同硫化氫含量（無風(fēng)）2023/1/8814.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬井噴發(fā)生穩(wěn)定后模擬范圍內(nèi)H2S濃度小于100ppm的區(qū)域硫化81硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（c）速度矢量圖（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/1/8824.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%擴(kuò)散75s后氣體分布圖（2）不同硫化82擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（黑色區(qū)域?yàn)槌^100ppm的危險(xiǎn)區(qū)域）硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/1/8834.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬擴(kuò)散75s后氣體分布圖硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%（2）不同硫化83風(fēng)速5m/s風(fēng)速1m/s3.2風(fēng)速對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響2023/1/8844.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬風(fēng)速5m/s風(fēng)速1m/s3.2風(fēng)速對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響84同一濕度，不同溫度下氣體擴(kuò)散規(guī)律濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響253K273K293K2023/1/8854.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬同一濕度，不同溫度下氣體擴(kuò)散規(guī)律濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響85濕度90%濕度10%濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響同一溫度，不同濕度下氣體擴(kuò)散規(guī)律2023/1/8864.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響同一溫度，不同濕度下氣體擴(kuò)散規(guī)律286泄漏源與障礙物距離170m，障礙物尺寸為40×50m，風(fēng)速2m/s硫化氫90%硫化氫10%有毒氣體在障礙物背風(fēng)面沉積。2023/1/8874.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬泄漏源與障礙物距離170m，障礙物尺寸為40×50m，風(fēng)速287典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%2003年12月23日發(fā)生在重慶市開縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井。國內(nèi)乃至世界氣井井噴史上罕見的特大井噴事故建國以來重慶歷史上死亡人數(shù)最多、損失最重的一次特大事故。243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，數(shù)萬群眾緊急撤離。對(duì)周圍土壤、大氣等環(huán)境因素造成不同程度的污染。4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/888典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬井噴氣體成分組成88井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%氣候溫暖濕潤，雨量充足，日照偏少氣溫4.0~8.00C，相對(duì)濕度為94%~99%。無阻流量為400×104~1000×104m3/d平均風(fēng)速為1m/s大氣穩(wěn)定度為D級(jí)或E級(jí)穩(wěn)定度外界氣壓取101325pa。事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/889井噴氣體成分組成CH489名稱高度h（m）R1（m）R3（m）底面中心坐標(biāo)地形形狀計(jì)算區(qū)域50025002500（0，0）六棱柱A400900300（-1100，440）六棱臺(tái)B250800600（-800，-1100）四棱臺(tái)C100300150（1050，-1250）四棱臺(tái)D200600400（1370，-230）六棱臺(tái)E400550250（1650，900）四棱臺(tái)F4501900100（0，-3400）六棱臺(tái)重慶開縣羅家16H井周邊三維地形模型4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/890名稱高度h（m）R1（m）R3（m）底面中心坐標(biāo)地形形狀計(jì)算90北京計(jì)算機(jī)輔助安全工程安全模擬與仿真課件914.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8924.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/736924.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8934.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/737934.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8944.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/738944.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/8954.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/73995距離井口附近500m處井噴初期，硫化氫濃度50ppm；30min后,硫化氫濃度達(dá)到200ppm.死亡人員主要分布在距離井口500m以內(nèi)的范圍內(nèi);死亡的最遠(yuǎn)距離出現(xiàn)在距離井口1200m處。不同擴(kuò)散時(shí)間的硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/896距離井口附近500m處死亡人員主要分布在距離井口500m以內(nèi)96井口上方100m和200m，氣體的擴(kuò)散范圍比地面更大。由于16H井的噴射流量非常大，導(dǎo)致高含硫氣體的初始動(dòng)量非常大，帶動(dòng)硫化氫向高處運(yùn)動(dòng)。整個(gè)毒氣氣云將周圍的幾個(gè)村莊覆蓋，即使住在山頂也不能幸免。擴(kuò)散30分鐘不同高度硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/1/897井口上方100m和200m，氣體的擴(kuò)散范圍比地面更大。由于197本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)98本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4298

虛擬現(xiàn)實(shí)（簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制，感受到真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

994.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8虛擬現(xiàn)實(shí)（簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性99虛擬現(xiàn)實(shí)是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征(3-I)：沉浸感(immersion)交互性(interaction)想象性(imagination)1004.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8虛擬現(xiàn)實(shí)是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。444.6虛100虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的4個(gè)層次：桌面式VR以計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者觀察虛擬境界的交互界面，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站進(jìn)行仿真。沉浸式VR通過應(yīng)用顯示裝置等設(shè)備，使參與者完全沉浸在一個(gè)全新的虛擬環(huán)境而看不到現(xiàn)實(shí)世界。增強(qiáng)式VR允許參與者看見真實(shí)世界，同時(shí)又把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)的物體上，它是由真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合而成的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)分布式VR將地理上分布的多個(gè)用戶或多個(gè)虛擬世界通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個(gè)用戶同時(shí)感受虛擬經(jīng)歷，協(xié)同工作。

1011014.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/1/8