本发明涉及模拟分析领域，具体为一种基于计算流体力学的高碱煤灰沉积模拟方法及系统。
背景技术：
1、高碱煤在我国存储丰富，其中准东地区的储量就能满足我国大约100年的使用量。高碱煤的特点是含碱量高，含有较高碱性物质（如钠、钾）的煤炭。这些碱性物质主要以碳酸盐、硫酸盐和氯化物的形式存在。高碱煤在燃烧时会释放出较多的碱性气体和颗粒，可能导致一些问题，如腐蚀、结渣和积灰。煤灰沉积在锅炉和热交换器等设备上可能导致热效率下降、设备磨损加剧、甚至导致设备故障。通过模拟，可以预测沉积物的形成和积累，进而采取措施预防或减少这些损害；还可以帮助理解煤灰沉积的形成机制和影响因素，从而对锅炉的操作和燃烧调整，以优化燃烧效率和减少污染物排放。
2、在对高碱煤煤灰进行沉积的模拟例如使用fluent、cfx等中，时间步长和网格数量能够直接影响模拟效果，但是时间步长过小、网格数量过多则会使得模拟耗时较多，尤其是在模拟各种条件下，例如改变煤灰颗粒半径、管道形状等各种参数，会花费数周甚至更长时间，如何能够真实模拟煤灰颗粒沉积过程且减少模拟耗时的亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供了一种基于计算流体力学的高碱煤灰沉积模拟方法，所述方法包括以下步骤：
2、构建高碱煤的煤灰颗粒模型以及管道模型，对管道进行网格划分，定义煤灰颗粒模型的属性和管道的属性，以及初始条件；
3、在煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定前，在每个时间步长的初始时刻，计算管道中煤灰颗粒的数量，根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程；当煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定后，根据处理核心个数将管道模型分为多个区域，将每个区域中的煤灰颗粒分配给对应的处理核心，处理核心求解运动方程；
4、根据求解的运动方程和是否与其他颗粒发生碰撞更新煤灰颗粒的运动参数；基于每个煤灰颗粒的运动轨迹模拟高碱煤灰沉积过程并可视化显示。
5、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
6、按照煤灰颗粒的编号的顺序，将煤灰颗粒平均划分为多个群，每个群分配给一个处理核心；其中，群的个数和处理核心的个数相同。
7、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
8、获取煤灰颗粒可能的运动轨迹，根据所述运动轨迹将煤灰颗粒划分为多个群，每个群分配给一个处理核心；其中，群的个数和处理核心的个数相同。
9、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
10、将所述管道的入口划分为多个区间，每个区间对应一个处理核心，根据煤灰颗粒进入管道时所在的区间将煤灰颗粒分配给处理核心；其中，区间内的个数和处理核心的个数相同。
11、优选地，所述处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程之后，还包括：
12、根据煤灰颗粒在管道中最大运动速度和每个时间步长的长度计算得到每个煤灰颗粒可能发生碰撞的其他煤灰颗粒；
13、若部分或者全部其他煤灰颗粒不和所述煤灰颗粒在一个处理核心中，则从部分或者全部其他煤灰颗粒所在的处理核心获取部分或者全部其他煤灰颗粒的运动轨迹；
14、根据所述运动轨迹判断是否发生碰撞，如果发生碰撞，则将发生碰撞的煤灰颗粒划分到所述处理核心中重新计算运动轨迹。
15、优选地，所述处理核心求解运动方程之后，还包括：
16、根据煤灰颗粒在管道中最大运动速度和每个时间步长的长度得到煤灰颗粒最大运动距离；
17、获取所述区域内和所述区域外距离所述区域边界的距离不大于所述最大运动距离的煤灰颗粒；
18、根据不大于所述最大运动距离的煤灰颗粒的运动轨迹判断是否发生碰撞，若发生碰撞的两个煤灰颗粒分别属于区域外和区域内，则将发生碰撞的两个煤灰颗粒划分到两个煤灰颗粒原来所属处理核心中负载较轻的处理核心并重新计算轨迹。
19、优选地，所述处理核心为cpu核心或者gpu核心。
20、另外一方面，本发明还提供了一种基于计算流体力学的高碱煤灰沉积模拟系统，所述系统包括以下模块：
21、模拟条件构建模块，用于构建高碱煤的煤灰颗粒模型以及管道模型，对管道进行网格划分，定义煤灰颗粒模型的属性和管道的属性，以及初始条件；
22、运动求解模块，用于在煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定前，在每个时间步长的初始时刻，计算管道中煤灰颗粒的数量，根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程；当煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定后，根据处理核心个数将管道模型分为多个区域，将每个区域中的煤灰颗粒分配给对应的处理核心，处理核心求解运动方程；
23、模拟结果显示模块，用于根据求解的运动方程和是否与其他颗粒发生碰撞更新煤灰颗粒的运动参数；基于每个煤灰颗粒的运动轨迹模拟高碱煤灰沉积过程并可视化显示。
24、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
25、按照煤灰颗粒的编号的顺序，将煤灰颗粒平均划分为多个群，每个群分配给一个处理核心；其中，群的个数和处理核心的个数相同。
26、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
27、获取煤灰颗粒可能的运动轨迹，根据所述运动轨迹将煤灰颗粒划分为多个群，每个群分配给一个处理核心；其中，群的个数和处理核心的个数相同。
28、优选地，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
29、将所述管道的入口划分为多个区间，每个区间对应一个处理核心，根据煤灰颗粒进入管道时所在的区间将煤灰颗粒分配给处理核心；其中，区间内的个数和处理核心的个数相同。
30、优选地，所述处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程之后，还包括：
31、根据煤灰颗粒在管道中最大运动速度和每个时间步长的长度计算得到每个煤灰颗粒可能发生碰撞的其他煤灰颗粒；
32、若部分或者全部其他煤灰颗粒不和所述煤灰颗粒在一个处理核心中，则从部分或者全部其他煤灰颗粒所在的处理核心获取部分或者全部其他煤灰颗粒的运动轨迹；
33、根据所述运动轨迹判断是否发生碰撞，如果发生碰撞，则将发生碰撞的煤灰颗粒划分到所述处理核心中重新计算运动轨迹。
34、优选地，所述处理核心求解运动方程之后，还包括：
35、根据煤灰颗粒在管道中最大运动速度和每个时间步长的长度得到煤灰颗粒最大运动距离；
36、获取所述区域内和所述区域外距离所述区域边界的距离不大于所述最大运动距离的煤灰颗粒；
37、根据不大于所述最大运动距离的煤灰颗粒的运动轨迹判断是否发生碰撞，若发生碰撞的两个煤灰颗粒分别属于区域外和区域内，则将发生碰撞的两个煤灰颗粒划分到两个煤灰颗粒原来所属处理核心中负载较轻的处理核心并重新计算轨迹。
38、优选地，所述处理核心为cpu核心或者gpu核心。
39、此外，本发明还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在被处理器执行时实现如上所述的方法。
40、为了能够对高碱煤煤灰的沉积进行模拟，本发明在煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定前，在每个时间步长的初始时刻，计算管道中煤灰颗粒的数量，根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程；当煤灰颗粒在管道出口的数量达到稳定后，根据处理核心个数将管道模型分为多个区域，将每个区域中的煤灰颗粒分配给对应的处理核心，处理核心求解运动方程。能够让各个处理核心都参与到煤灰颗粒运动的求解中，加速求解过程。
1.一种基于计算流体力学的高碱煤灰沉积模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述数量将煤灰颗粒分配给处理核心，具体为：
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程之后，还包括：
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理核心求解运动方程之后，还包括：
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理核心为cpu核心或者gpu核心。
8.一种基于计算流体力学的高碱煤灰沉积模拟系统，其特征在于，所述系统包括以下模块：
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理核心对分配给自身的煤灰颗粒求解运动方程之后，还包括：
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述处理核心求解运动方程之后，还包括：
