【中石大成果推介】：油气/新能源泄漏燃爆CFD仿真与应急决策智能体平台

01成果简介

近年来，油气及新能源领域泄漏燃爆事故频发，极易造成重大人员伤亡与巨额经济损失。现阶段国内工业尺度泄漏燃爆仿真长期受DNV、GEXCON等国外商业CFD软件技术垄断制约；事故应急处置高度依靠专家经验开展研判，存在实时性差、结果鲁棒性不足等突出问题。针对行业现存痛点，本成果研制基于 GPU 架构的工业尺度油气-新能源泄漏燃爆CFD与应急决策智能体平台。平台融合计算流体动力学、燃烧爆炸理论与人工智能前沿技术，可完成百米级工业场景中油气、新能源介质泄漏燃爆火焰形态、超压场的时空演化高效高精度仿真，经多组公开、内部实验与真实事故案例校验；平台内置实时高精度泄漏溯源组件、多模态大模型交互模块，能够实现事故态势推演预测、应急处置方案自动生成，可为泄漏燃爆事故的风险防控方案设计、现场应急处置推演提供关键技术支撑。

图1 油气/新能源介质泄漏燃爆CFD仿真平台

平台集成2大核心功能模块：

1.百米级/千、亿万网格油气、新能源介质泄漏燃爆高效高精度仿真计算：创新提出大尺度粗网格条件下火焰面通量补偿与褶皱因子增强算法，重构可压缩燃烧‑压力求解流程并完成GPU并行映射。经权威公开实验与内部试验校核（图2），实现百米级/千、亿万网格规模场景下油气及新能源介质泄漏燃爆火焰形态、超压场时空演化的高效高精度求解（图3），把仿真周期压缩至小时级，攻克商用及开源软件难以对百米级千、亿万网格燃爆荷载开展高效准确计算的技术瓶颈。该模块可服务于油气/新能源泄漏羽流传感器优化布点、燃爆安全距离核算、关键构筑物抗爆设计以及事故应急辅助决策等工程场景。

图2. 公开/内部实验验证（部分）

图3. 加氢站氢气泄漏燃爆火焰与超压时空演化仿真结果

2.油气/新能源工艺泄漏燃爆应急决策智能体模块：集成泄漏实时精准溯源组件，融合多模态RAG检索增强技术、灾害机理专业知识库与大语言模型推理机制，构建“泄漏溯源定量—燃爆态势预测—全程智能研判—分阶段应急决策”的全链条智能处置体系。泄漏事故初期，平台首先基于红外成像、工艺传感器等多模态信号与物理信息深度学习溯源方法，快速精准定位泄漏点位、精准量化泄漏速率、泄漏总量等核心关键参数，完成泄漏阶段工况精准研判（图4）；

图4 基于多模态监测与深度学习的泄漏溯源模块

依托大模型联动高精度燃爆仿真模块，结合真实泄漏工况推演介质扩散、火焰传播、超压演化等时序数据，快速预判燃爆发展态势；同时实时解析现场工况，智能匹配行业规范、典型事故案例与标准处置流程，精准识别泄漏、燃爆全流程风险隐患。基于多模态大模型的自主推演与内容生成能力，平台融合溯源数据、仿真结果与专业知识库，针对泄漏初期、燃爆发展期两大关键阶段，自适应输出场景化、标准化、可落地的分级应急处置方案，实现事故全流程快速研判、实时交互分析与精准智能决策（图5），为油气站场、化工园区、海洋平台及加氢站等泄漏燃爆突发事件的智能化应急处置提供核心技术支撑。

图5 多模态大模型交互联动的事故分级应急策略生成02应用领域

本成果针对油气与新能源行业泄漏燃爆风险防控与智能应急场景研发，可推广应用于油气开发生产（海上油气平台、陆上油气战场、长输管道等）、新能源储运利用（加氢站、氢能储运管网、储能场站等新兴场景）、化工安全管控、园区应急推演等多个工业领域。
03市场前景

随着油气勘探开发向深水、深层、非常规领域拓展，叠加新能源储能、氢能、精细化工产业规模化发展，行业生产储运场景愈发复杂，泄漏、燃爆安全风险防控与应急处置难度显著提升，市场对高精度仿真预判、智能化应急决策的核心技术需求日益迫切。目前行业主流方案高度依赖国外进口仿真软件与人工专家经验研判，普遍存在仿真效率低、运维成本高、应急响应滞后、决策主观性强、可复制性差等短板。本成果自主研发GPU并行仿真算法与大模型应急智能体，集成精准泄漏溯源、大尺度燃爆仿真、全流程风险识别、分阶段智能应急决策等核心功能，有效突破国外软件技术壁垒，解决工业大尺度燃爆仿真精度与效率失衡、应急处置智能化不足等难题，可显著提升事故风险预判准确率与应急处置效率，降低安全事故损失与工程运维成本。成果可适配油气生产、海洋平台、新能源储运、加氢站、化工园区等核心工业场景，具备较好的工程实用性与广阔的规模化推广应用前景。

04知识产权

本成果由中国石油大学（北京）安全与海洋工程学院张来斌院士团队自主研发，形成相关算法模型与软件实现方案，具备自主知识产权。

05合作方式

合作开发、技术服务、技术咨询、现场应用、技术转让、技术许可。

06成果完成人（团队）
李云涛，中国石油大学（北京）安全与海洋工程学院院长，教授/博士生导师，国家级青年人才。

师吉浩，中国石油大学（北京）新能源安全研究中心主任，教授/博士生导师，国家级青年人才。团队长期深耕油气与新能源领域泄漏检测、火灾爆炸防控、灾害智能应急等核心研究方向，针对复杂工况泄漏精准溯源、燃爆事态高精度预测、事故防控与应急一体化等关键技术形成系列自主创新成果，工程应用经验丰富。