FLACS爆炸计算

FLACS（Flame  Accelaratition simulatation）是国际先进的气体流体流通与扩散、蒸汽爆炸和爆破过程模拟仿真工具，可对多种爆炸风险进行定量评估和科学管理，在海洋油田、化学品工业领域有着广泛地应用。

FLACS是一个全面的、易于使用的3D建模软件工具，用于分散和爆炸的影响分析，是针对所有典型的易燃和有毒物质排放的解决方案。它广泛用于石油和天然气及过程工业，也越来越多的用于核工业，以及粉尘爆炸的潜力分析和许多其他领域的设施。CFD过程全部采用3D建模，可以更准确的预测后果，并减轻限制和拥塞真实的几何体的影响。更好的获取更高精确度的结果，不仅有助于提高安全性的真实水平，也可以让设计人员能够选择真正有效的设计方案和缓解措施，从而提高安全性和成本效益的。

下面以一个简单案例来演示这款软件的使用流程。

1、启动FLACS并导入模型

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→GexCon→FLACS→FLACS Runmanager，启动FLACS。

FLACS主要包括三个功能模块：

• CASD：前处理单元，用来建立或导入几何模型，定义边界条件、设定物质属性、点火时间位置等参数；

• Simulations：求解计算单元，用来进行仿真计算并监视计算过程；

• Flowvis：后处理单元，用来输出计算数据和图形动画。

（2）单击主菜单中Tools→Casd按钮，运行CASD前处理模块。

单击主菜单中Files→Open按钮，导入100001.caj文件，在导入的过程中若遇到错误提示对话框，单击OK按钮确认。

2、设置网格

（1）在CASD前处理模块中，单击主菜单中GRID→SIMULATION_VOLUME按钮，设定计算域范围。

在弹出的对话框中，最小值和最大值分别输入（-16，-8，0）和（40,16,16），数值单位为米。

（2）设置X、Y和Z方向上的网格数，FLACS只有六面体一种网格形式。

单击主菜单中GRID→DIRECTION按钮，分别选择X、Y、Z方向，对应单击主菜单中GRID→REGION按钮，输入不同的网格划分数。

• X方向划分56个网格

• Y方向划分24个网格

• Z方向划分16个网格

（3）单击主菜单中GRID→INFORMATION按钮，显示网格信息对话话，对网格划分情况进行检查。

（4）单击主菜单中POROSITIES→CALCULATE按钮，根据几何模型计算网格节点上的孔隙率。

3、设置计算场景

（1）单击主菜单中SCENARIO→MONITOR_POINTS按钮，设置计算观察点。

在弹出的对话框中，通过单击ADD按钮依次添加三个观察点，位置分别为：

观察点1：（0.8，4.7，7.9）

观察点2：（12.3，4，0.1）

观察点3：（24，7.9，7.9）

（2）单击主菜单中SCENARIO→SINGLE_FIELD_SCALAR按钮，设置计算观察的参数。

在弹出的对话框中，分别选择P（压力）、PIMP（压力冲量）和DRAG（动态压力）在之前设置好的三个测点的数值变化。

（3）单击主菜单中SCENARIO→SINGLE_FIELD_3D按钮，设置计算结果输出参数。

在弹出的对话框中，选择P（压力）、PROD（火焰）和VVEC（速度矢量）三个变量作为结果输出。

（4）单击主菜单中SCENARIO→SIMULATION按钮，设置计算结果的输出频率。

在弹出的对话框中，选择NPLOT，填入输出结果云图的数量为50。

（4）单击主菜单中SCENARIO→GAS_COMP按钮，设置爆炸气云的参数。

在弹出的对话框中，选择POSITION，填入爆炸气云的中心坐标为（0，0，0）。

选择DIMENSION，填入爆炸气云的三维尺寸为（25.6，8，8）

选择VOLUME，填入爆炸气云的组分（体积百分比），分别为：

• METHANE： 91.7 

• ETHANE：7 

• PROPANE 1.3

选择EQUIVALENCE，填入1.05。

（5）单击主菜单中SCENARIO→IGNITION按钮，设置点火点参数。

选择POSITION，设置点火点位置为（12.5，4.1，4.25）。

（6）单击主菜单中FILE→SAVE按钮，保存项目。

4、计算求解

在FLACS Run Manager界面，单击Simlate按钮开始求解计算。

5、后处理

（1）在FLACS Run Manager界面，单击主菜单中Tools→Flowvis按钮，运行Flowvis后处理模块。

（2）在键盘上同时输入“CTRL+a”，增加一个显示界面。

在界面上，单击鼠标右键选择PLOT_TYPE→SCALAR_TIME，选择压力P和三个监测点，显示监测点位置压力随时间变化曲线。

（3）单击菜单栏中Page→Modify按钮，在Number of Subdivision in Y-direction中输入2，将视图分为上下两部分。

在下方视图上，单击鼠标右键选择PLOT_TYPE→ANNOTATION_ST，显示监测点位置最大最小压力值及出现的时间。

（4）在键盘上同时输入“CTRL+a”，增加一个新界面。

单击鼠标右键选择PLOT_TYPE→2D Cut Plane，选择P显示压力云图。

单击鼠标右键选择PLOT_DOMAIN，k-index中输入5，选择Z方向上所要显示的截面。

（5）在键盘上同时输入“CTRL+a”，增加一个新界面。

单击鼠标右键选择PLOT_TYPE→3D Cut Plane，选择PROD显示火焰云图。

单击鼠标右键选择PLOT_DOMAIN，Max k index中输入6，选择Z方向上所要显示的截面。