【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及氣田開發(fā)，具體涉及一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法、裝置和介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、隨著國家對清潔能源的推廣，“氣代油”“氣代煤”項目陸續(xù)推進，對天然氣的需求與日俱增，需要加大國內(nèi)天然氣開發(fā)的力度。
2、濕氣集氣工藝，因其流程簡便、設(shè)計及施工周期短、投資經(jīng)濟而被廣泛應(yīng)用。濕氣集輸系統(tǒng)從井口到集氣站或者凈化站，輸氣管線一般都含有飽和水蒸氣，有的還含有h2s和co2等酸性氣體。隨著管路沿線溫度、壓力和地形的變化，管線內(nèi)逐漸有冷凝水析出，當(dāng)氣、液兩相流混輸時，管線內(nèi)將沉積液相水。增加管線輸送壓損，降低管線輸送效率，使氣井回壓升高，影響氣井產(chǎn)能釋放。一定壓力和溫度條件下，有可能加速水合物的形成，極易造成冰堵事故；一定地形條件下，可能誘發(fā)產(chǎn)生段塞流，安全風(fēng)險較大；若輸送氣體為高含h2s和co2酸性氣體時，積液的存在還會導(dǎo)致管線腐蝕加劇，增加泄漏風(fēng)險。為此，需對管線易產(chǎn)生積液點進行診斷分析，通過適當(dāng)措施，避免管道局部積液產(chǎn)生，使管線輸送效率長期保持在較高水平，保證氣田安全生產(chǎn)。
3、現(xiàn)有技術(shù)涉及傳統(tǒng)的基于求解ns方程的埋地管道多相流計算模型，其精度要求、網(wǎng)格量與計算時間方面成本巨大且目前算力無法實現(xiàn)工程要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法、裝置和介質(zhì)，以解決現(xiàn)有的上述技術(shù)問題。
2、根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供了基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，包括：
3、根據(jù)埋地管
4、所述主進程讀取面網(wǎng)格文件，并向其余進程發(fā)送讀取的面網(wǎng)格數(shù)據(jù)，其中，所述面網(wǎng)格文件的路徑來自參數(shù)文件；
5、根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化，其中，所述笛卡爾網(wǎng)格涉及面網(wǎng)格文件；
6、利用格子玻爾茲曼方法與深度計算器進行并行迭代計算，直到滿足所述參數(shù)文件中的精度需求；
7、輸出計算結(jié)果，其中，所述計算結(jié)果包括各個物理面信息和流場信息；
8、將各個物理面和流場中計算的cfd結(jié)果可視化。
9、優(yōu)選地，所述根據(jù)埋地管道的計算需求，主進程讀取計算的參數(shù)文件包括：
10、所述主進程通過抬頭信息識別參數(shù)文件并讀取，其中，所述主進程對應(yīng)的主程序引用變量，所述變量包括：
11、網(wǎng)格信息變量，用于存儲讀取的網(wǎng)格信息；
12、初始條件變量，用于存儲讀取的計算初始條件；和
13、初始場量變量，用于存儲計算得到的初始場量；
14、所述主進程向其余進程發(fā)送讀取的參數(shù)文件的內(nèi)容。
15、優(yōu)選地，所述網(wǎng)格信息變量包括網(wǎng)格大小和單元數(shù)量中的至少一種；和/或
16、所述初始條件變量包括管道的流場的初始速度、溫度和壓力中的至少一種；和/或
17、所述初始場量變量包括管道的質(zhì)量流量、速度場、溫度場、壓力場信息和相場信息中的至少一種。
18、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化中，所述計算要求包括管道計算的參數(shù)；所述參數(shù)包括：管道內(nèi)徑、管道傾斜角、管道直管段長度、管道傾斜管段長度中的至少一種。
19、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化中，根據(jù)流場區(qū)域大小，將所述流場區(qū)域均勻劃分n等份以形成網(wǎng)格，所述流場區(qū)域中的一份對應(yīng)一個計算節(jié)點；每個所述計算節(jié)點將其負責(zé)的網(wǎng)格進行初始化；其中，讀取的所述參數(shù)文件的網(wǎng)格類型是笛卡爾網(wǎng)格。
20、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化包括：
21、根據(jù)讀取的所述參數(shù)文件中的計算參數(shù)，對不同網(wǎng)格類型進行流場宏觀信息的賦值；
22、根據(jù)賦值的宏觀管道信息和格子玻爾茲曼方法的d3q19速度模型的平衡態(tài)分布函數(shù)計算出微觀信息量，計算公式如下:
23、
24、式中，fα(eq)表示第α個離散速度方向的平衡態(tài)分布函數(shù)值；
25、ρ表示密度；v表示速度；
26、ξα表示α個離散速度，為：
27、
28、wα表示權(quán)函數(shù)，為：
29、
30、cα表示氣速，c為格子速度。
31、優(yōu)選地，所述輸出計算結(jié)果包括：
32、主計算節(jié)點輸出各個物理面結(jié)果與流場結(jié)果；
33、負責(zé)各個網(wǎng)格區(qū)域的計算節(jié)點按照計算順序?qū)⒏鱾€物理面和流場的計算結(jié)果輸入到所述主計算節(jié)點輸出的結(jié)果后面，形成完整的物理面和流場計算結(jié)果。
34、根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供了一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算裝置，包括：
35、參數(shù)文件讀取模塊，用于根據(jù)埋地管道的計算需求，主進程讀取計算的參數(shù)文件；
36、面網(wǎng)格文件讀取模塊，用于所述主進程讀取面網(wǎng)格文件，并向其余進程發(fā)送讀取的面網(wǎng)格數(shù)據(jù)，其中，所述面網(wǎng)格文件的路徑來自參數(shù)文件；
37、初始化模塊，用于根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化，其中，所述笛卡爾網(wǎng)格涉及面網(wǎng)格文件；
38、并行迭代計算模塊，用于利用格子玻爾茲曼方法與深度計算器進行并行迭代計算，直到滿足所述參數(shù)文件中的精度需求；
39、輸出模塊，用于輸出計算結(jié)果，其中，所述計算結(jié)果包括各個物理面信息和流場信息；和
40、可視化模塊，用于將各個物理面和流場中計算的cfd結(jié)果可視化。
41、根據(jù)本專利技術(shù)的第三方面，提供了一種電子設(shè)備，包括以下步驟：
42、存儲器；和
43、處理器；
44、其中，所述存儲器用于存儲一條或多條計算機指令；所述一條或多條計算機指令被所述處理器執(zhí)行以實現(xiàn)如上任意一項所述的方法。
45、根據(jù)本專利技術(shù)的第四方面，提供了一種可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令；其中，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)如上任意一項所述的方法。
46、本專利技術(shù)的技術(shù)方案基于格子玻爾茲曼多相流理論優(yōu)化埋地管道cfd計算，采用集輸模擬軟件對集輸管網(wǎng)進行建模分析，同時對管道沿程壓損進行診斷分析，提高了埋地管道cfd模擬計算的準(zhǔn)確度，優(yōu)化了埋地管道cfd模擬計算的效率。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述根據(jù)埋地管道的計算需求，主進程讀取計算的參數(shù)文件包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述網(wǎng)格信息變量包括網(wǎng)格大小和單元數(shù)量中的至少一種；和/或
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化中，所述計算要求包括管道計算的參數(shù)；所述參數(shù)包括：管道內(nèi)徑、管道傾斜角、管道直管段長度、管道傾斜管段長度中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化中，根據(jù)流場區(qū)域大小，將所述流場區(qū)域均勻劃分n等份以形成網(wǎng)格，所述流場區(qū)域中的一份對應(yīng)一個計算節(jié)點；每個所述計算節(jié)點將其負責(zé)的網(wǎng)格進行初始化；其中，讀取的所述參數(shù)文件的網(wǎng)格
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4或5所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算方法，其特征在于，所述輸出計算結(jié)果包括：
8.一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道CFD計算裝置，其特征在于，包括：
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計算機指令；其中，所述計算機指令被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)權(quán)利要求1至8中任意一項所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，其特征在于，所述根據(jù)埋地管道的計算需求，主進程讀取計算的參數(shù)文件包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，其特征在于，所述網(wǎng)格信息變量包括網(wǎng)格大小和單元數(shù)量中的至少一種；和/或
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡爾網(wǎng)格進行初始化中，所述計算要求包括管道計算的參數(shù)；所述參數(shù)包括：管道內(nèi)徑、管道傾斜角、管道直管段長度、管道傾斜管段長度中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于格子玻爾茲曼的埋地管道cfd計算方法，其特征在于，所述根據(jù)所述參數(shù)文件中的計算要求，分布式并行地將讀入后的笛卡...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：岳彬，孟滄海，李玉閣，盧雪梅，宋文明，俞淼淼，林海萍，李振華，鄧肇福，魏利平，
申請(專利權(quán))人：機械工業(yè)上海藍亞石化設(shè)備檢測所有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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