氣體擴散模型學習&房間通風問題仿真嘗試

 

 

根據這個Demo，這里提出一個問題：我們假設有一個房間內充滿了一氧化碳，現在需要開窗通風降低一氧化碳的濃度才能進入。根據百度，5000ppm即0.5%，也就是說CO濃度降低到0.5%以下，才有進門的可能。為了安全，我們設置0.1%為進門的條件。那么從開窗通風到能夠進門，需要多久呢？這里我們來仿真一下。

 

SKETCH

 

首先設置氣體定義組件：

 

然后對問題進行建模，假設有一個3*3=9平的房間開了窗直通外部大氣：

 

SUBMODEL

這里我們用最簡單的擴散模型來仿真這個問題

 

PARAMETER

 

設置好每個氣體定義，注意混合氣體需要設置成三種氣體的混合：

 

房間假設是一個3*3*5=45m3的空間，初始氣體充滿了氮氣（3），房間內的壓力為一個大氣壓：

 

假設有個面積約為0.6*1=0.6平的窗子，窗子很薄10mm，借鑒一下氧氣對空氣的擴散系數，設置菲克擴散系數是：

 

外界是一個大氣壓的大氣，忽略除氮氣與氧氣外的其他氣體：

 

SIMULATION

讓我們來看看10min（600s）能不能達到安全濃度：

結果好像如果沒有壓力差、沒有溫度差對流啥的，擴散真的很慢：

 

模型簡單修正

還是應該加入通風的考慮吧，假設使用了一個空調進行換氣，那么這個3*3=9平房間，按住宅換算，換氣量應該為8m3/h*m2即72m3/h，空氣的密度是1.29kg/m3，因此我們這里設置會有個72*1.29=92.88kg/m3的進氣源會送氣穿過房間：

 

再來仿真看看：

 

可以看到濃度下降的速度快多了，但是10分鐘看來是遠遠不夠啊。我們試試讓房間通風2h（7200s）：

 

嗯。。。還差很遠，還沒到安全濃度0.1%即0.001以下，讓我們多通風會，通風12小時：

可以看到，還是不夠。。。

 

通風24小時！

 

還是差點。。。再來，48小時！

終于在約164700s即45.75小時候達到了我們設定的安全濃度。。

 

小結

就最后這個結果看，從日常嘗試和感覺來看，感覺結果還是很不靠譜，模型應該離真實情況還差很遠。不過仿真應該就是這樣一個不斷完善模型，根據實際情況修正的感覺吧。不知道有沒有大佬知道這個問題正常來說需要多久？模型哪些地方假設錯了呢？

文章來源：CSDN一大塊肥皂