耦合cfd与gis在城市燃气三维动态泄漏扩散中的应用研究

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1、分类号TE88单位代码10618密级公开学号2120084002硕士学位论文耦合CFD与GIS在城市燃气三维动态泄漏扩散中的应用研究研究生姓名：张立导师姓名及职称：张甫仁教授申请学位类别工学硕士学位授予单位重庆交通大学一级学科名称土木工程论文提交日期2015年4月24日二级学科名称供热、供燃气、通风及空调工程论文答辩日期2015年6月7日2015年6月9日Applicationresearchofcitygas3DdynamicleakageanddiffusioncoupledwithCFDandGISADisse

2、rtationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangLiSupervisor：Prof.ZhangFurenChongqingJiaotongUniversity,Chongqing,China重庆交通大学学位论文原创化声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人。或集体己经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。

3、本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；日期；义年６月日３重庆交通大学学位论文阪权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保。留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文彼查阅和借阅本人授权重庆交通大学可Ｗ将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本人学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并进行信息服务（包括但不限于汇编、复

4、制、发行、信息网络传播等），同时本人保留在其他媒体发表论文的权利。学位论文作者签名：指导教师签名：＂曰期掉年６月曰曰期：又）月曰＾＾本人同意将本学位论文提交至中国学术期刊（光盘版）电子杂志社ＣＮＫＩ系列数据库中全文发布，并按《中国优秀博硕±学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。学位论文作者签名指导教师签名：＂曰期；月曰曰期；年月曰三Ｓ年；＿却＾；５＾，摘要众所周知，城市燃气管道泄漏扩散问题已成为当下社会的关注热点。研究其泄漏扩散的规律有着十分重要的意义。基于计算流体力

5、学(CFD)的数值模拟方法凭借周期短、成本低、表现性强、应用范围广等优势被国内外研究学者所接受。并在近年来取得了长足的发展和进步完善，在各大工程领域的研究和设计中发挥越来越重要的作用。FLUENT软件的优势在于有着强大的数值求解计算能力，但在多形态、大规模建筑群的建模功能方面还比较薄弱。而地理信息系统（GIS）在数据的储存和处理、图形表达和显示、结果分析等方面有着强大的优势。结合两者之长，充分应用于解决城市燃气管道泄漏扩散及规律问题将是一种全新的探索。由于城市建筑群密集复杂，数量众多，形状多样。使用传统手段，运用CF

6、D针对城市建筑群进行大规模建模的工作量颇为繁重，而且有一定的难度。限于此局限性，需寻求一种快速、高效的建模方法，地理信息系统的GIS数据为解决上述问题带来了曙光。由于目前我国的GIS数据还处于发展阶段等原因，基于直接提取相关数据的不便，本文通过采集城市建筑群的形体数据等相关信息，在ArcGIS中建立了城市小区建筑群三维模型，再现了真实场景。从而代替CFD完成了建模工作，大大简化了城市燃气泄漏扩散模拟时所需的建模工作量。表明了利用GIS数据为CFD建模是可行的，应用前景十分广阔。将GIS中建立的城市建筑模型文件成功导入

7、CFD的网格划分软件，需通过中间软件AutoCAD将其转化。结合建立的物理模型和数值模型，基于非稳态泄漏及扩散模型，在结合不同城市燃气泄漏扩散的影响因素条件下，运用ANSYS软件模拟城市燃气三维动态泄漏扩散情况并得出了相应结论。文章的重难点在于如何实现CFD与GIS的耦合，首先将FLUENT模拟的数据转化，数据格式和三维空间坐标系统的统一成为了实现耦合技术的关键。通过分析问题和解决问题，将点群数据导入GIS以及坐标点对应的浓度值符号化，成功使得FLUENT模拟的结果在GIS中得以―再现‖。本文旨在探求一种新的方法：利

8、用GIS数据为CFD建立大规模的城市建筑群三维模型，FLUENT软件模拟城市燃气三维动态泄漏扩散规律，GIS三维显示FLUENT模拟的结果。这对于快速建立城市大规模区域模型和解决城市燃气泄漏扩散更好的显示和分析等问题提供了新的思路。关键词：城市燃气泄漏扩散；CFD；GIS；三维动态；显示；分析IABSTRACTAsisknowntoall，th