(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111589416.8 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 华中科技大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人 罗光前　张浩宇　陈松泽　兰萍　 邹仁杰　李显　姚洪　 (74)专利代理 机构 华中科技大 学专利中心 42201 代理人 胡秋萍 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种圆形煤堆内部温度模拟方法和系统 (57)摘要 本发明公开了一种圆形煤堆内部温度模拟 方法和系统， 属于数字化煤场技术领域。 包括： S1.获取整个煤堆表面温度的三维点 云数据； S2. 将煤堆表 面温度作为初值， 代入体元尺度的煤堆 温度场模型， 经过迭代求解， 得到煤堆内部温度。 本发明基于煤堆自然氧化过程温度变化物化原 理计算煤堆内部温度， 最后根据计算结果生成温 度场模型并可视化， 由于在热传导方程的基础上 添加多孔介质间的气体流动带来的热量传输以 及煤与空气反应产生热量两个工程模 型， 简化了 化学反应、 多孔介质多组分渗流、 固体导热等多 物理过程， 可 以提高计算效率， 满足实际工程项 目计算速度的需求。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 114266160 A 2022.04.01 CN 114266160 A 1.一种圆形煤堆内部温度模拟方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： S1.获取整个煤堆表面温度的三维点云数据； S2.将煤堆表面温度作为初值， 代入体元尺度的煤堆温度场模型， 经过迭代求解， 得到 煤堆内部温度； 所述体元尺度的煤堆温度场模型如下： 其中， T表示煤堆内部 温度， 迭代开始时初值为表面温度， t表示时间， 表示拉普 拉斯算 子， 表示热传导部分， 等效热扩散系数α 由煤堆固体导热系数与实际气体导热系数 确定， 表示煤氧化反应的热源项， 表示孔隙介质中的渗流导致的热量输运， k表 示煤种在标准状态下的化学反应速率， ∈表示煤的孔隙率， h表示待测点的高度， h0表示煤 堆高度， Tenv表示环境温度， 表示高度 方向单位矢量， (T ‑Tenv)表示与环境的温差， c1， c2表 示模型参数， 在计算迭代过程中不断调整， 以获得 更好的计算效果。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 步骤S1还包括： 对点云数据进行网格划分并 插值补充缺省数据。 3.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 按给定步长对点云数据进行六面体网格划 分， 所述给定步长不超过煤堆 直径的1/10 。 4.如权利要求2所述的方法， 其特征在于， 采用以下方式， 对三维点云数据进行插值拟 合： (1)确定缺省点坐标： 对于每一个网格划分形成的坐标点， 判断其是否有高度及温度数 据， 若无， 判断其是否在煤堆表面构成的圆内， 若在圆内， 则该网格点确定为 缺省点； (2)对于缺省点(xi， yi)， 按四连通域向(+x、 ‑x、 +y、‑y)四个方向寻找四个已有数据点 (xj， yj)， 并计算 缺省点与数据点的距离： (3)按距离反比加权计算 缺省高度Heighti与温度Temperaturei： 其中， i＝1， 2....n， j＝1， 2， 3， 4， n表示 缺省点数量。 5.如权利要求1至4任一项所述的方法， 其特征在于， 若某个点的测量结果连续三次超 过设定阈值， 则发出警告并显示该点 坐标。 6.一种圆形煤堆内部温度模拟系统， 其特征在于， 包括： 计算机可读存储介质和处理 器；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114266160 A 2所述计算机可读存 储介质用于存 储可执行指令； 所述处理器用于读取所述计算机可读存储介质中存储的可执行指令， 执行权利要求1 至5任一项所述的圆形煤堆内部温度模拟方法。 7.如权利要求6所述的系统， 其特征在于， 所述系统包括查看模块， 用于供用户查看根 据煤堆经数据补充与六面体网格划分后生成的三 维模型， 并可进 行旋转、 放大操作； 供用户 查看煤堆温度模型任意角度切片， 以观察温度分布及温度最高点， 并可进行旋转、 放大操 作。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114266160 A 3