5.3.1　粒径随机分布颗粒云雾建模

5.3.1　粒径随机分布颗粒云雾建模

仿真研究中通常采用含球形颗粒的立方体结构作为基本单元，再由若干个基本单元合成颗粒云雾整体模型；云雾的浓度和粒径分布等特征可以通过调节基本单元参数来模拟。

（1）通过调节立方体与颗粒体积比即可模拟云雾浓度。将球形颗粒体积与立方体体积之比视为该单元的体积混合浓度，各个基本单元中颗粒物总体积与混合物总体积之比可视为混合物总体体积浓度。

（2）通过调节颗粒半径分布即可模拟混合物粒径分布。对于颗粒粒径一致的云雾，可以设置各个基本单元中颗粒半径一致；对于粒径不同的云雾，则可以根据颗粒粒径分布，设置各个基本单元中的颗粒半径。

云爆燃料抛撒形成云雾的颗粒的粒径范围为1～100 μm，因此需要采用粒径不同的混合物模型进行仿真建模。云雾扩散过程中，浓度变化范围为1～1000 g/m3。根据上述基本参数确定基本单元尺寸，过程如下：

假设基本单元立方体边长为d，则立方体体积为d3；假设存在一组N个元素的一维随机数ri，数学期望为u，方差为σ2，则颗粒总体积为

根据统计数学相关计算公式可得

则模型云雾浓度为

取N=256，u=0.5，σ2=0.1，d=2，则有模拟混合物体积浓度为φm≈40%。通过调整正方体边长，可以调整浓度范围在40%～4%范围内变动。

根据上述结果建立混合物仿真模型，如图5-5所示。

图5-5　颗粒云雾模型切面