电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法及系统与流程

本公开涉及计算机技术领域，特别是涉及电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法及系统。

背景技术：

随着电力工业的大幅发展，大机组、大容量电厂不断增加。设备容量的提升意味着设备发热量的增加，因此合理的通风散热方案对于降低通风设备能耗、保证设备的稳定运行及提供舒适的运行环境都有重要的意义。

但在目前的通风设计中，一般通过整体估算确定通风方案，设备周围空间没有准确的计算参考数据，由此带来设备周围超温的风险。发明人发现现有技术中虽对部分工程进行局部数值模拟计算，但均针对特定工程，不具备推广性，亦无法根本解决上述问题。

电厂汽轮机厂房均是由大跨度、大开间、大面积开窗、大跨度屋架结构体系构成的，具有一定的标椎化、系列化特征；同时汽轮机厂房虽然内部设备繁多，但这些设备(如：汽轮机、凝汽器、加热器、泵类设备等)大多具有一定的外观相似性，因此可采用模块化的模拟计算设计方法，获得合理的通风方案。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本公开提供了电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法，有助于提出准确的通风设计方案，降低设计成本。

电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法，包括：

建立人机交互界面；

根据汽轮机厂房及设备的典型外形，设定网格划分规则，建立相应的模块并存放在数据库中；

基于人机交互界面建立汽轮机厂房及设备位置参数以及边界条件参数两种参数输入接口；

输入汽轮机厂房及设备的主要设计参数并通过数据库获取厂房结构参数，通过接口程序将输入人机交互界面的参数映射至三维cad系统；

调用三维cad系统生成三维结构图或二维工程图；

调用商用cfd软件包：根据相关模块参数和边界条件参数修改命令流中的参数，调用该命令流驱动对厂房进行相关分析，模拟计算电厂汽轮机厂房通风相关的结果云图并显示计算结果。

进一步优选的技术方案，在人机交互界面根据实际情况从数据库中调用所需的模块，并根据实际情况调整模块参数，输入位置参数及边界条件参数。

进一步优选的技术方案，根据所确定的模块参数、模块位置参数及边界条件参数，利用输入接口程序，驱动三维cad系统生成物理模型。

进一步优选的技术方案，根据实际情况调整模块参数，输入位置参数及边界条件参数，其中，调整的模块参数包括厂房的三维参数及内外部相关结构的三维参数；厂房内相关设备的三维参数；

输入的位置参数为：厂房和设备在三维空间中的坐标位置，输入的边界条件参数为：厂房进出口压力、风速、温度以及质量流量参数。

进一步优选的技术方案，显示计算结果时，通过x、y、z三个方向上的截面的温度云图，压力云图、速度云图以及速度矢量图进行显示。

进一步优选的技术方案，调用三维cad系统生成模块的三维结构图或二维工程图的步骤中均可实现对该模块中的参数进行显示，并可实现参数的手动修改。

电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算系统，包括：

登陆界面模块，建立人机交互界面并实现用户登录及参数的输入；

数据库调用界面模块，根据汽轮机厂房及设备的典型外形，设定网格划分规则，建立相应的模块并存放在数据库中，并调用数据库里的模块；

链接三维cad系统界面模块，基于人机交互界面建立汽轮机厂房及设备位置参数以及边界条件参数两种参数输入接口；

输入汽轮机厂房及设备的主要设计参数并通过数据库获取厂房结构参数，通过接口程序将输入人机交互界面的参数映射至三维cad系统；

将数据库调用界面模块得到的相关模块载入，并驱动生成物理模型的操作；

链接商用cfd软件包界面模块，根据模块参数和边界条件参数修改命令流中的参数，驱动商用cfd软件进行后台运行，并调用该命令流驱动对厂房进行相关分析并得到结果云图的操作；

调用商用cfd软件包：根据相关模块参数和边界条件参数修改命令流中的参数，调用该命令流驱动对厂房进行相关分析，模拟计算电厂汽轮机厂房通风相关的结果云图并显示计算结果；

分析结果显示模块，调用分析结果并显示，以及选择不同云图进行查看的操作。

进一步优选的技术方案，在人机交互界面根据实际情况从数据库中调用所需的模块，并根据实际情况调整模块参数，输入位置参数及边界条件参数。

进一步优选的技术方案，根据所确定的模块参数、模块位置参数及边界条件参数，利用输入接口程序，驱动三维cad系统生成物理模型。

进一步优选的技术方案，根据实际情况调整模块参数，输入位置参数及边界条件参数，其中，调整的模块参数包括厂房的三维参数及内外部相关结构的三维参数；厂房内相关设备的三维参数；

输入的位置参数为：厂房和设备在三维空间中的坐标位置，输入的边界条件参数为：厂房进出口压力、风速、温度以及质量流量参数。

进一步优选的技术方案，显示计算结果时，通过x、y、z三个方向上的截面的温度云图，压力云图、速度云图以及速度矢量图进行显示。

进一步优选的技术方案，调用三维cad系统生成模块的三维结构图或二维工程图的步骤中均可实现对该模块中的参数进行显示，并可实现参数的手动修改。

本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法。

本发明的第三目的是提供一种终端设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开将底层开发语言、三维cad系统和cfd软件包之间建立的连接关系应用于汽轮机厂房的通风计算设计领域。应用本发明进行设计时，设计者无需懂得如何使用三维cad系统和cfd软件包，只需在数据库中选择相关模块再进行简单的操作后，即可得到所需的物理模型，以及厂房的气流组织、温度分布等分析结果，仅需根据经验对显示的相关参数进行修改的操作。然后根据分析结果，可回到数据库调用界面模块对相关模块参数进行适应性的修改，即可以得到不同边界条件下厂房内部的气流组织、温度分布等相关结果，对厂房通风设计提供了很大的帮助。

本公开缩短了厂房通风的设计周期，节省了人力物力资源，增强了设计的合理性与适应性，同时降低了有限元分析软件在厂房设计过程中应用的难度，降低了设计成本。本发明适用于电厂汽轮机厂房通风计算设计。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本申请实施例子的实施设计方法的主要流程图；

图2(a)为本申请实施例子除氧器模块图；图2(b)为本申请实施例子网格示意图；图2(c)为本申请实施例子凝汽器模块图；图2(d)为本申请实施例子汽轮机模块图；图2(e)为本申请实施例子整体模型示意；

图3是本申请实施例子人机交互界面几何模型设置界面；

图4是本申请实施例子设备参数设置界面；

图5是本申请实施例子模拟设置界面；

图6是本申请实施例子模拟结果显示界面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了降低通风设计的设计周期，节省资源，增强通风设计的准确性与适应性，本发明采用模块化设计方法，基于c#开发语言、结合三维cad软件solidworks和cfd软件包fluent的接口技术，建立电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算系统，通过模拟计算可以得到温度场、速度场等参数信息，可以直观的看到厂房的温度分布，以用于厂房通风的分析，从而达到快速准确地模拟分析厂房相关通风参数的目的。

本实施例子基于c#开发语言、三维cad软件solidworks和cfd软件包fluent，当然更换其他类似功能的软件理论上也可以实现本申请的目的，此处不再详细说明。

该方法可提高设计的适应性，同时降低fluent在厂房内部气流组织和温度场、速度场的分布模拟的难度，从而快速且准确的通过模拟计算获得汽轮机厂房通风情况数据，有助于提出准确的通风设计方案，降低设计成本。

本申请的一种典型的实施例子中，如图1所示，是本发明基于c#的电厂汽轮机厂房通风模块化计算设计方法，包括如下步骤：

步骤1，建立c#人机交互界面，设置c#与solidworks和fluent的接口；该接口程序用于调用solidworks和fluent，通过接口程序将人机界面的参数映射到solidworks和fluent中。

步骤2，根据汽轮机厂房及设备的典型外形，设定网格划分规则，建立相应模块，并建立模块的数据库，用于存放所建立的模块；建立位置参数以及边界条件参数两种参数输入接口。

此处建立相应模块主要是设备模块，电厂设备多数外形比较类似，根据典型的设备外形简化建立的模块，通过无量纲化的比对分析确定的简化模型的可信度及网格划分。

位置参数以及边界条件参数两种参数为计算模块模型的条件，电厂设备的位置信息和设备本体信息及外部环境信息均需要考虑。

步骤3，在c#人机交互界面根据实际情况从数据库中调用所需的模块，并根据实际情况调整模块参数，主要是尺寸信息，外形信息，定位信息。见图3及图4中输入的参数，输入位置参数及边界条件参数。

步骤4，c#调用solidworks建立主模型，利用步骤3确定的模块参数与位置参数，通过步骤1中编制的接口程序调用，驱动solidworks生成物理模型。

步骤5，通过c#的文本接口，c#根据汽轮机厂房及设备的相关模块、位置参数以及边界条件参数修改udf命令流中的参数，这个参数就是上述输入的参数信息，udf命令流就是步骤1中映射到fluent中所需参数的方式，步骤1已经完成不需修改，再通过c#调用fluent在电脑后台运行，并且调用udf命令流驱动fluent对汽轮机厂房进行相关分析；相关分析就是指通风所需的模拟计算。

步骤6，c#调用fluent的计算结果，并将相应的温度场、速度场分布在界面中显示。通过fluent模拟计算，可以获得包括对厂房的温度场计算，速度场计算，压力分布等。

其中，步骤3中需调整汽轮机厂房模块参数为：厂房的三维参数，内外部相关结构的三维参数；给水泵，凝汽器，高压加热器，低压加热器，主油箱，汽轮发电机组，除氧器等设备的三维参数。输入的位置参数为：厂房、结构和设备在三维空间中的坐标位置。输入的边界条件参数为：进出口压力、风速、温度以及质量流量等参数。

其中，所建立的除氧器模块如图2(a)所示、除氧器网格如图2(b)所示、凝汽器模块如图2(c)所示、汽轮机模块如图2(d)所示。所建立的整体模型示意图如图2(e)所示。

在步骤4和步骤5中均对该模块中参数进行显示，并提供手动修改的方式，然后进行确定或清空操作，进行清空后则重新修改该参数。

图3是人机交互界面几何模型设置界面；包括厂房的参数、可选择的设备及通风口的设备等。

图4是设备参数设置界面；包括设备名称，设备的尺寸参数，坐标参数等。

图5是模拟设置界面；可设置选择边界及边界类型，同时也可选择数值模拟迷行的选择，对应的能量方程等。

图6是模拟结果显示界面。包括截面参数的设置及截面结果数值的显示及对应的云图的显示。

步骤6中fluent的计算结果通过x、y、z三个方向上的截面的温度云图，压力云图、速度云图以及速度矢量图进行显示，根据这些结果就能判断通风的优劣。

步骤3至步骤6均能返回到前一步骤进行操作。

本申请的另一实施例子公开了基于c#的电厂汽轮机厂房通风模块化计算设计方法由基于汽轮机厂房模块化设计计算系统实现。

本发明设计汽轮机厂房模块化设计计算系统，包括登录界面模块、数据库调用界面模块、链接solidworks界面模块、链接fluent界面模块和分析结果显示模块。登陆界面模块连接设计进入数据库调用界面模块；数据库调用界面模块再连接链接solidworks界面模块；链接solidworks界面模块再连接链接fluent界面模块；最后链接fluent界面模块连接分析结果显示模块。

其中，登陆界面模块，用于进行设计用户的识别。

数据库调用界面模块，用于调用数据库里的相关结构、设备模块，以及用于将该模块相关参数进行传值、确定、清空和圆整的操作。

链接solidworks界面模块，用于调用solidworks建立的主模型，并用于将数据库调用界面模块得到的相关模块载入，并驱动生成物理模型的操作，以及用于将模块参数、位置参数和边界条件参数进行清空、修改和确定的操作。

链接fluent界面模块，用于根据相关模块参数和边界条件参数修改命令流中的参数，以及用于驱动fluent进行后台运行，并用于调用该命令流驱动对厂房进行相关分析并得到结果云图的操作，以及用于将模块参数、位置参数和边界条件参数进行简化、清空、修改和确定的操作。

分析结果显示模块，用于调用分析结果并显示，以及用于选择不同云图进行查看的操作。

本申请另一实施例子，公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法。

本申请再一实施例子，公开了一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的电厂汽轮机厂房通风模块化模拟计算方法。

本发明将c#、solidworks和fluent之间建立的连接关系应用于汽轮机厂房通风的计算设计领域，通过c#开发程序和建立数据库及其接口，再通过的人机交互界面调用数据库中模块数据获得相关参数，再通过将这些参数载入建立的主模型中，并驱动生成物理模型，再根据模块参数、位置参数和边界条件参数修改命令流并读入中，从而驱动fluent自动进行相关分析。

应用本发明进行设计时，只需在人机交互界面中调用数据库中相关模块，即可简便的生成设备、结构物理模型及其网格，修改模块参数、位置参数和边界条件参数，再通过简单的操作即可生成所需的整体物理模型，以及厂房的气流组织、温度分布等分析结果，缩短了设计周期，提高了设计精度，节省人力物力资源，增强了设计的合理性与适应性，降低了设计成本，同时降低了有限元分析软件在汽轮机厂房设计过程应用的难度，使一般人群也能使用。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。