CFD氣體擴散的案例
可燃氣體室內泄漏擴散的研究--PHOENICS
對可燃氣體在室內泄漏擴散的模式進行了分析,對泄漏擴散的影響因素進行了系統闡述,建立了連續泄放源氣體泄漏擴散的數學計算模型,并分別對室內有風和無風干擾的情況下的模型進行了簡化。通過建立數值計算模型,采用通用的CFD軟件PHOENICS對泄漏氣體射流擴散后形成的速度場與濃度場進行了模擬計算,得出了泄漏氣體在室內擴散分布的一般特征。結果表明,在分析可燃氣體泄漏的危險性時,不僅應分析環境空間可燃氣體的爆炸濃度范圍,而且也要注意存在局部著火的可能性
可燃氣體室內泄漏擴散的研究--PHOENICS.pdf
展開 FLUENT管道內氣體擴散模擬
（2）單擊主菜單中Domain→Adapt→Refine按鈕，彈出Adaption Controls對話框，單擊Cell Registers→New→Region按鈕，彈出Region Register對話框，設置初始氣體位置。
（3）在Solution Initialization（初始化設置）面板中，單擊Patch按鈕，彈出Patch對話框，在Zone to Patch中選擇新建立的區域，Variable中選擇c3h8，在Value中填入1，單擊Patch按鈕。
計算求解
（1）單擊主菜單中Solving→Run Calculation按鈕，彈出Run Calculation（運行計算）面板。在Time Step Size填入0.01，Number of Iterations中輸入1000，單擊Calculate開始計算。
結果后處理
（1）進入CFD-Post界面。
（2）顯示濃度場動畫。
點擊邊框調出視頻工具條
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展開 發現控制氣體在多孔材料擴散的“局域柔性”材料
多孔材料在氣體存儲和分離方面已經取得了突飛猛進的發展，然而如何控制氣體在多孔材料中的擴散一直是難以解決的問題。1月25日，一項發表于《科學》雜志的研究利用金屬—有機框架（MOF）材料這一設計性極高的結構平臺，在剛性骨架的MOF的籠狀孔壁上編入溫度響應的動態“開關”，通過控制孔壁微擾來控制氣體分子在多孔材料中的擴散。
論文第一作者、華南理工大學發光材料與器件國家重點實驗室研究員顧成告訴《中國科學報》記者：“新材料具有溫度控制的吸附特性，這種獨特的吸附性質不僅能讓材料在較高溫度下進行相似氣體的動態篩分，也可以實現常溫常壓下氣體的物理存儲。”
圖片說明：(A)通過動態孔道控制氣體擴散的原理示意圖。(B) 1a的晶體結構。 (C) 1a的孔道結構。(D) 溫度響應的層內擴散控制示意圖；低溫下OPTz單元形成的“門”關閉，氣體分子無法擴散，高溫下通過熱振動打開“門”，氣體分子進行層內擴散。
根據熱力學定律，隨著溫度升高，多孔材料對氣體的吸附量會降低。但是MOF材料表觀上違反熱力學吸附法則，它在各種氣體的沸點溫度附近幾乎沒有任何吸附，但隨著溫度升高氣體吸附量逐漸升高并達到最大值，之后隨溫度升高氣體吸附量又逐漸降低。研究人員發現，這是熱力學控制的骨架—氣體相互作用力和動力學控制的擴散限制相互作用的結果。
為何MOF材料會出現這樣的結果？顧成表示，研究人員設計了一種蝴蝶型的配體，在間苯二甲酸的5-位上引入氧化吩噻嗪，這是一種可以有效發生熱振動的單元。“這像蝴蝶扇動翅膀一樣，溫度越高，振動幅度越強。”顧成說。
氧化吩噻嗪的熱振動引起了微擾，而這一微擾已足夠為氣體分子擴散打開“大門”。由于MOF材料引入了動力學控制，在不同的溫度下，“大門”打開的幅度也不相同。
該材料特殊的吸附特性使之有可能在較高溫度下進行相似氣體的高效篩分。
展開 AMESIM學習——氣體擴散模型學習&房間通風問題仿真嘗試
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。。
展開 
Fidelity Automesh應用案例-Opra Turbines：燃氣輪機的氣體擴散分析和防爆
CFD 模擬是 OPRA 設計過程中不可或缺的一部分。仿真用于分析和優化各個領域內的流動，包括燃燒、渦輪機械和氣體擴散分析。OPRA 一直在探索使用開源軟件包 OpenFOAM 來補充商業 CFD 軟件包。良好的網格對于執行 CFD 分析至關重要，而 OpenFOAM 受益于六邊形網格。OpenFOAM 有多種開源網格劃分工具，通常適用于簡單的幾何體。然而，由于有限的幾何導入、非直觀操作和有限的文檔，這些網格劃分工具很難用于真實（工業）幾何。
圖1：OPRA的OP16燃氣輪機發電機組
“ Fidelity Automesh 網格劃分工具 是 OPRA 的首選解決方案，因為它具有全六角和六角混合網格、自動網格劃分和直接導出到 OpenFOAM。”
Cadence 的網格劃分套件已在 OPRA 的設計和 CFD 方法中實施，如圖 2 所示。這些網格劃分工具是 OPRA 的首選解決方案，因為它們具有全六邊形和六邊形混合網格、自動網格劃分和直接導出到 OpenFOAM。Fidelity Hexpress 用于燃燒和氣體擴散分析，Fidelity Autogrid 用于渦輪機械。
圖 2：OPRA 的 CFD 模擬流程
以下案例研究展示了使用Fidelity Automesh進行 CFD 仿真。
項目介紹：
OPRA 已經為船上開發了 OP16 發電機組的船用版本。作為該項目的一部分，對 OP16 船用組件進行了氣體擴散分析。OP16 船用發電機組將使用一系列具有顯著不同氣體成分和能量密度的燃料。外殼（包括氣體系統）應確保防爆，以防氣體泄漏，因為外殼通風空氣和氣體混合物可能形成 LEL（低爆炸極限）體積云，在存在點火源時可能會點燃。為確保外殼內的環境無危險，必須將氣體檢測器放置在正確的位置以識別最終的泄漏。
展開 CFD專欄丨氣體存儲一維CFD仿真
初始時刻氣體和罐體為室溫，氣體在壓差下流動，最終達到氣壓平衡。
在氣體快速膨脹過程中，罐體內氣體流速相對較低，但是閥門附近氣流可能達到音速。氣體的傳熱可分為2個階段，第一個階段由于焦耳-湯姆遜效應氣體急速膨脹降溫，儲氣罐固體向內部氣體傳熱。第二階段罐體內的氣流形成自然對流，溫度逐步升高，最終和環境一致達到熱平衡。
搭建一維CFD模型模擬氣體充放過程， Generic Fixed Volume模擬固定容積的罐體，Orifice模擬孔板，采用真實氣體模擬氦氣的熱力學狀態變化。
展開 招聘CFD氣體仿真工程師
1.能夠對煉油化工生產裝置的3D模型進行風場模擬，建立風場數據庫；現場密封點發生泄漏時，能夠通過風場中采樣點的泄漏數值，模擬進行溯源工作，找到大致具體的泄漏位置；
2.對石油煉化企業的VOCs無組織排放有所了解，有能夠根據流體力學和CFD知識解決VOCs現場布置采樣點的能力。對施工現場進行項目技術支持；
3.能夠熟練使用Fluent、ANSYS、Gambit軟件,熟悉其他主流CFD分析軟件。
4.ANSYS或者Gambit對模擬風場進行網格劃分。
5.熟悉計算流體力學的各種數值算法；流體力學、熱力學基礎扎實；熟練使用至少一種編程語言。
6.編寫分析結果報告，做出相關優化改進；具有良好的溝通能力及團隊合作精神， 能適應出差。
男生、碩士優先，工作地點：大慶，薪酬面議。
有意者請電聯15845826084或將個人簡歷發至liyue1118@126.com
展開 布朗力：使用 CFD 工具分析粒子擴散
粒子布朗擴散的數值模擬
在流體系統設計中，布朗擴散分析對于理解混合等過程和相關擴散原理至關重要。該分析還允許在處理懸浮顆粒和相應的力時優化系統。使用 CFD 工具進行擴散分析有助于模擬布朗力引起的隨機性，并對粒子行為進行數值分析。這可以通過多種方式完成。
直接數值模擬 (DNS) 技術是評估粒子布朗力的一種方法。DNS 方法使用Navier-Stokes 方程來計算流體和懸浮粒子的運動。使用高分辨率網格，可以在較小的尺度上模擬這種運動、粒子行為、邊界層條件及其對流體系統的影響。雖然大渦模擬 (LES)可能會為此分析提供更準確的結果，但該方法最適合大規模模擬。結合了 DNS 和 LES 方法的混合方法更適合模擬布朗擴散，因為它提供了一種平衡的方法來確保大型或小型模擬的計算精度。
使用 CFD 工具有效模擬布朗力
微觀層面的粒子擴散分析是一個復雜的主題，如果沒有現代 CFD 工具，就無法有效地進行處理。對于隨機運動中的粒子波動，CFD 模擬應用程序可以求解相關的 Navier-Stokes 方程。還可以模擬布朗力的熱分布和與粒子擴散相關的湍流。使用正確的工具和技術，可以高精度和高效地進行布朗力分析。
文章來源：cadence博客
展開 CFD理論|對流項與擴散項
（4）一階迎風差分會使計算結果產生數值擴散(假擴散)。后來學者又構造二階三階迎風差分，這里先不作介紹。
公眾號及知乎號：BB學長
CFD仿真VOF界面捕捉穩定性研究：數值擴散與表面張力偽速度的影響及優化
</p><p> </p><p>【更多CFD流體仿真分析技術，歡迎關注積鼎科技官網www.simpop.cn；公眾號“多相流在線”】</p><p class="ql-align-justify">積鼎科技成立于2008年，是專注于自主知識產權的流體仿真軟件研發及技術服務的高新技術企業。公司具有10多年CFD仿真技術開發應用經驗積累，自主開發的核心產品與技術已成功應用于航空航天、能源電力、石油化工、水務水利、汽車等領域，是專業的流體仿真解決方案提供商。</p><p><br></p>
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北京維禹特科技發展有限公司招聘CFD仿真工程師，要求：
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展開 [問題討論]使用Python學習CFD初級理論系列一二維擴散（9/10）
注：本系列教程來自國外一個使用Python進行CFD初級理論學習的項目，源項目網址為：http://lorenabarba.com/blog/cfd-python-12-steps-to-navier-stokes/。感興趣的同學可以去官方主頁了解更多信息。
本文轉載自微信公眾號“CFD之道”，有刪減，感謝源作者。
[問題討論]使用Python學習CFD初級理論系列一一維擴散方程 （5/10）
注：本系列教程來自國外一個使用Python進行CFD初級理論學習的項目，源項目網址為：http://lorenabarba.com/blog/cfd-python-12-steps-to-navier-stokes/。感興趣的同學可以去官方主頁了解更多信息。
本文轉載自微信公眾號“CFD之道”，有刪減，感謝源作者。
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