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龍圖騰網恭喜石家莊鐵道大學申請的專利一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119558229B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-18發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510115571.8，技術領域涉及：G06F30/28；該發明授權一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法是由馮瑤;王景春;何越;馬飛;孫麗娟;王晉;楊曉明;張世杰;李立新設計研發完成，并于2025-01-24向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法，涉及地鐵隧道安全技術領域，包括，通過KFXExsim氣體爆炸模型，模擬燃氣管道爆炸數據；建立流固耦合模型、土壤動力學模型和熱力學耦合模型，并將三者耦合，得到多物理場耦合模型；基于多物理場耦合模型，結合并行計算框架對數值模擬任務進行分解和區域劃分，模擬燃氣管爆炸對地鐵的影響；基于數值模擬結果，評估隧道在爆炸荷載作用下的安全性；基于安全評估結果，優化燃氣管道與隧道的安全間距；本發明通過建立流固耦合模型、土壤動力學模型和熱力學耦合模型，并將三者耦合，形成了一個全面覆蓋爆炸環境下的多物理場耦合模型，實現了對爆炸環境下地鐵隧道復雜行為的精確模擬。

本發明授權一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法在權利要求書中公布了：1.一種基于數值模擬的燃氣管道與地鐵安全間距優化方法，其特征在于：包括，通過KFXExsim氣體爆炸模型，模擬燃氣管道爆炸數據；建立流固耦合模型、土壤動力學模型和熱力學耦合模型，并將三者耦合，得到多物理場耦合模型；基于多物理場耦合模型，結合并行計算框架對數值模擬任務進行分解和區域劃分，模擬燃氣管爆炸對地鐵的影響；基于數值模擬結果，評估隧道在爆炸荷載作用下的安全性；基于安全評估結果，優化燃氣管道與隧道的安全間距；所述基于多物理場耦合模型，結合并行計算框架對數值模擬任務進行分解和區域劃分，模擬燃氣管爆炸對地鐵的影響，具體步驟如下，將燃氣管爆炸對地鐵的影響分解為爆炸沖擊波傳播、土壤動態響應、隧道結構應力與熱響應四個子任務；采用區域分解法，根據壓力、溫度和應力的梯度大小，將多物理場耦合模型計算域細化為高梯度區域和低梯度區域；對高梯度區域的計算網格進行局部加密，在低梯度區域內采用均勻網格劃分；采用基于MPI和CUDA的混合并行計算框架，對多物理場耦合模型進行數據同步和計算，模擬燃氣管爆炸對地鐵的影響；所述基于數值模擬結果，評估隧道在爆炸荷載作用下的安全性，具體步驟如下，根據隧道在燃氣管爆炸時的應力場分布，獲取網格的應力張量；通過計算主應力特征值，得到網格的最大主應力、中間主應力和最小主應力；在應力場分布中記錄每個網格主應力的峰值及對應的位置，形成最大、最小主應力分布圖；基于計算得到的最大主應力、中間主應力和最小主應力，通過廣義胡克定律，計算網格的主應變；匯總所有網格的主應變，得到隧道在燃氣管爆炸時的主應變分布圖，記錄最大主應變的峰值及其位置，形成最大主應變分布圖；根據隧道的幾何特性，將拱頂作為法向應力的集中影響點、側墻作為側向沖擊波集中影響點和底板作為反射波和剪切應力集中影響點；從隧道在燃氣管爆炸時的位移場分布中，提取拱頂、側墻和底板的位移值，并分解為三維坐標的三個方向分量，記錄各分量的峰值及對應的時間點，形成位移場分布圖；根據隧道的耐高溫性能，通過隧道高溫測試，確定隧道發生性能衰減的臨界溫度，定義溫度閾值；根據隧道在燃氣管爆炸時的溫度場分布的動態分布，得到各網格的溫度值，對所有網格進行篩選，將溫度超過臨界值的區域標記為熱軟化區域；生成熱軟化區域分布圖，并疊加在溫度場分布圖上，直觀顯示軟化范圍；結合隧道材料性能，評估隧道在爆炸荷載作用下的安全性；所述基于安全評估結果，優化燃氣管道與隧道的安全間距，具體步驟如下，將燃氣管爆炸對隧道壓力最小化、隧道結構實際抗壓強度與最大主應力的比值最大化和地鐵隧道與燃氣管道的間距最小化作為優化目標；在優化過程中，將隧道襯砌的最大主應力小于抗壓強度、最小主應力小于抗拉強度、隧道襯砌的最大溫度小于熱軟化臨界溫度和隧道拱頂、側墻和底板的最大位移小于設計最大允許位移值，以及地鐵隧道與燃氣管道間距大于設計最小允許間距作為約束條件；當優化結果不滿足任意一點約束條件時，則認為優化結果不符，不作采用；將燃氣管道與隧道之間的水平距離、燃氣管道的埋深和燃氣管道與地鐵隧道之間的土壤厚度作為設計變量；將設計變量在取值范圍內離散化為若干值，生成設計變量組合；設計變量組合輸入多物理場耦合模型進行計算，得到隧道襯砌的最大和最小主應力、隧道襯砌最大溫度以及隧道拱頂、側墻和底板的最大位移；記錄每組設計變量對應的優化結果，并按照約束條件進行篩選，刪除優化結果不滿足約束條件的設計變量組合和對應的優化結果；采用遺傳算法進行多目標優化，將設計變量組合作為種群個體；使用非支配排序對種群個體進行排序，選擇Pareto前沿優化結果，比較每個個體的優化結果，判斷優化結果是否被其他個體支配；從Pareto前沿優化結果篩選個體作為下一代種群的父代；對任意兩個父代個體的設計變量值線性組合，進行交叉操作，生成兩個子代個體，并對子代個體的設計變量在取值范圍內進行任意變更；對新生成的種群個體，運行多物理場耦合模型進行數值模擬，重新計算優化結果，并更新Pareto前沿解；通過迭代優化，達到最大迭代次數時，停止優化；從Pareto前沿解中，找到最小的優化結果值，及對應的設計變量，得到最優燃氣管道與隧道的水平距離、燃氣管道的埋深和燃氣管道與地鐵隧道之間的土壤厚度。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人石家莊鐵道大學，其通訊地址為：050048 河北省石家莊市北二環東路17號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。