室內(nèi)環(huán)境模擬的案例
【環(huán)境仿真專題第三講】基于Code_Saturne對(duì)生化污染在城區(qū)室內(nèi)及室外環(huán)境下的擴(kuò)散過程預(yù)測(cè)
近日北方多地遭受沙塵暴襲擊
惡劣的天氣導(dǎo)致空氣中有害物質(zhì)的濃度驟然升高
造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題
本周的環(huán)境仿真專題將圍繞環(huán)境污染問題
為大家?guī)淼谌齻€(gè)案例
突發(fā)環(huán)境事件不僅僅會(huì)威脅人類的生存環(huán)境，也會(huì)威脅到國家的安全。如何減少環(huán)境污染對(duì)于國家安全的影響，是我們必須要思考的問題。
《環(huán)境仿真專題》第三講
基于Code_Saturne對(duì)生化污染在城區(qū)室內(nèi)及室外環(huán)境下的擴(kuò)散過程預(yù)測(cè)
01
研究背景
根據(jù)歐洲的公共安全法規(guī)，在大城市公共場(chǎng)所設(shè)計(jì)和建造過程中，需要考慮遭受可能的生化武器恐怖襲擊后生化污染的擴(kuò)散情況，并為相應(yīng)的緊急情況響應(yīng)機(jī)制的制定提供依據(jù)。
通過數(shù)值模擬的方法，可以建立全尺度的CFD模型，使用Code_saturne對(duì)具體的公共場(chǎng)所，如地鐵站、火車站、商場(chǎng)進(jìn)行小尺度上的模擬，同時(shí)與適用于大尺度的城市簡(jiǎn)化流場(chǎng)與擴(kuò)散模型（Urban simplified flow and dispersion model, PMSS）耦合，計(jì)算大范圍公共場(chǎng)所周邊地區(qū)的污染擴(kuò)散情況，以確定污染是否會(huì)僅影響局部區(qū)域，或是擴(kuò)散至周圍的臨近城區(qū)。
展開 醫(yī)院室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)PM2.5的傳感器
醫(yī)院室內(nèi)環(huán)境是醫(yī)護(hù)人員與患者生活、工作的主要場(chǎng)所。尤其是病患來說，缺乏活動(dòng)，長期躺在室內(nèi)病房，室內(nèi)環(huán)境污染物對(duì)其康復(fù)影響更大。而對(duì)于健康的人來說，長期待在有污染的室內(nèi)空氣環(huán)境中，污染物對(duì)人體的累積危害就更為嚴(yán)重。醫(yī)院本身作為引導(dǎo)健康的公共場(chǎng)所，更需加強(qiáng)室內(nèi)污染的監(jiān)測(cè)與管理。那么PM2.5作為耳熟能詳?shù)牡?em>室內(nèi)污染物，在醫(yī)院如何監(jiān)測(cè)呢？
室內(nèi)空氣污染物種類繁多，一般可分為三類：物理污染（如粉塵）、化學(xué)污染（如有機(jī)揮發(fā)物）和生物污染（如霉菌）。可吸入顆粒物PM2.5屬于物理污染，醫(yī)院的PM2.5和PM10主要來源是室內(nèi)抽煙、食堂油煙、戶外因素影響室內(nèi)（如汽車排放、天氣霧霾）等。國內(nèi)室內(nèi)環(huán)境污染情況較為嚴(yán)重，其中PM2.5和PM10等可吸入顆粒物的污染物數(shù)量較大，其實(shí)際成分更為復(fù)雜，本身可以是有毒物質(zhì)或是其它污染物的運(yùn)載體（如攜帶病毒的氣溶膠）。因此，醫(yī)院作為公共場(chǎng)所非常有必要進(jìn)行室內(nèi)PM2.5的監(jiān)測(cè)。
由于PM2.5污染物的主要來源為之一為室外，所以在之前的相關(guān)室內(nèi)空氣質(zhì)量的兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中均未涉及，即《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》GB 50325-2020及《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 18883-2002。而在新版GB/T 18883-2020《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿中支出pm2.5標(biāo)準(zhǔn)值為24小時(shí)平均濃度小于75微克/立方米為達(dá)標(biāo)。GB 3095-2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定環(huán)境空氣中的PM2.5控制濃度一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為日平均濃度35μg/m3，此外世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)也是35μg/m3，此將0~35μg/m3定為室內(nèi)PM2.5優(yōu)秀的標(biāo)準(zhǔn)。35~75μg/m3則為良好水平，大約75μg/m3則為不達(dá)標(biāo)，存在污染的情況。
展開 松下環(huán)境系統(tǒng)利用HyperWorks縮短室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品的研發(fā)周期
行業(yè)：電子消費(fèi)品
挑戰(zhàn)：如何使產(chǎn)品跌落測(cè)試更可靠
Altair 解決方案：對(duì)每一種形式都進(jìn)行產(chǎn)品跌落測(cè)試 分析
優(yōu)點(diǎn)：降低研發(fā)和生產(chǎn)成本；縮短設(shè)計(jì)和研發(fā)周期；生產(chǎn)更高質(zhì)量的產(chǎn)品
背景介紹
松下環(huán)境系統(tǒng)有限公司是松下公司下屬的生態(tài)解決方案公司。在松下集團(tuán)內(nèi)，松下環(huán)境系統(tǒng)在全球銷售室內(nèi)空氣凈化（IAQ）產(chǎn)品和解決方案起著重要作用，為世界各地的人們提供舒適的生活空間，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。
挑戰(zhàn)
“由于樣機(jī)和量產(chǎn)產(chǎn)品的材料不同，所以用樣機(jī)進(jìn)行的跌落測(cè)試結(jié)果來評(píng)估產(chǎn)品通常是不可靠的，結(jié)果也不準(zhǔn)確，”HironariOgata工程師解釋道，“而用量產(chǎn)產(chǎn)品的測(cè)試品進(jìn)行跌落測(cè)試有可能由于需要修改模具而產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用。”O(jiān)gata 知道在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)前進(jìn)行跌落測(cè)試的虛擬仿真可以減少損失。RADIOSS，領(lǐng)先 的結(jié)構(gòu)分析求解器，可以在動(dòng)態(tài)載荷下進(jìn)行高度的非線性問題分析，如沖擊分析。作為AltairHyperWorks計(jì)算機(jī)輔助工程工具的重要組成部分，RADIOSS已經(jīng)是松下公司進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)分析的工具。“這就可以有效利用現(xiàn)有資源。”他指出，“不需要新的投資，這種分析可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)上。”
Ogata的團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)多步驟計(jì)劃來分析產(chǎn)品在不同開發(fā)階段的性能。他們開始進(jìn)行單一組件的跌落測(cè)試，然后到幾個(gè)部件的組合，再到組裝產(chǎn)品和包裝產(chǎn)品。每一個(gè)步驟，該團(tuán)隊(duì)都采用了AltairRADIOSS求解器來計(jì)算跌落測(cè)試的影響。
展開 高原室內(nèi)環(huán)境氧濃度檢測(cè)-氧化鋯氧氣傳感器SO-E2-250
氧氣是我們?nèi)祟愘囈陨娴闹饕?對(duì)我們的生活非常重要,在我們的日常生活中我們不用對(duì)環(huán)境中的氧氣濃度擔(dān)心,但在一些特殊環(huán)境和一些特出場(chǎng)景中我們就需要關(guān)注環(huán)境中的氧氣濃度,如高原環(huán)境中的氧濃度變化。人們處于高原環(huán)境(海拔3600米以上)時(shí)容易產(chǎn)生高原反應(yīng)，會(huì)造成頭痛、失眠、食欲減退、疲倦、呼吸困難等多種病理性反應(yīng)。因而在高原地區(qū)建立富氧室已成為近年來高原缺氧防護(hù)發(fā)展的趨勢(shì)。
高原室內(nèi)環(huán)境氧氣濃度的增加可滿足人們的供氧需求,目前通過各種手段提高局部空間環(huán)境的氧氣濃度，從而營造模擬狀態(tài)下的低海拔地區(qū)自然環(huán)境，實(shí)現(xiàn)和達(dá)到人在高海拔地區(qū)。但是室內(nèi)富氧雖然可以改善人在高海拔地區(qū)的缺氧狀況,同時(shí)也會(huì)帶來火災(zāi)危險(xiǎn),室內(nèi)富氧的安全控制已成為重要的研究課題。
對(duì)高海拔地區(qū)室內(nèi)環(huán)境富氧條件下濾紙的燃燒速度和安全富氧濃度上限進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并對(duì)高海拔地區(qū)的富氧安全問題進(jìn)行了分析.結(jié)果表明,在不同海拔地區(qū),室內(nèi)環(huán)境維持相同的氧分壓時(shí),濾紙的燃燒速度會(huì)隨著海拔的升高而顯著增加,如果不考慮當(dāng)?shù)氐暮０胃叨榷灰匝醴謮鹤鳛閰⒖紩?huì)帶來火災(zāi)危險(xiǎn),但存在富氧的安全氧濃度上限;海拔不同,富氧到安全氧濃度上限時(shí)所對(duì)應(yīng)的相當(dāng)海拔也不同,在海拔高度低于5.55km的地區(qū),通過對(duì)室內(nèi)環(huán)境富氧可以安全地將相當(dāng)海拔降低到3km以下。所以高原富氧環(huán)境中氧濃度的監(jiān)測(cè)必不可少。
環(huán)境氧濃度監(jiān)測(cè)所用測(cè)氧儀無論是產(chǎn)品穩(wěn)定性、靈敏度及精密度，均能滿足客戶要求，特殊環(huán)境甚至可以個(gè)性化定制，其中氧氣傳感器是測(cè)氧儀的核心部件，根據(jù)其工作原理，大致分為電化學(xué)、氧化鋯、磁氧、激光測(cè)氧四類，因?yàn)樵淼牟煌鶓?yīng)用的領(lǐng)域也不太相同。下面工采網(wǎng)小編和大家了解一下氧化鋯氧氣傳感器在在高原室內(nèi)環(huán)境下的氧濃度檢測(cè)的應(yīng)用。
展開 
VOC甲醛檢測(cè)傳感器讓您遠(yuǎn)離室內(nèi)環(huán)境污染危害
揮發(fā)性污染物是沸點(diǎn)260℃以下的有機(jī)物在空氣中有較高的蒸氣壓，容易揮發(fā)以氣態(tài)形式存在于環(huán)境空氣中——《空氣和廢氣監(jiān)測(cè)方法》（第四版）
在 293.15K 條件下蒸氣壓大于或等于 10Pa，或者特定適用條件下具有相應(yīng)揮發(fā)性的全 部有機(jī)化合物（不包括甲烷），簡(jiǎn)稱VOCs。——《天津市工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB12524-2014）
TVOC
是室內(nèi)常見VOC加和的指標(biāo)。指標(biāo)出現(xiàn)在《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002 ）
VOC和VOCs其實(shí)是同一類物質(zhì)，由于揮發(fā)性有機(jī)化合物一般成分不止一種，因此VOCs更精準(zhǔn)。再者，在日常交流過程中，人們習(xí)慣性將s省去，就造成了部分朋友搞不清VOC和VOCs。
VOC造成最大的污染源有室外的煤石油天然氣等，以及室內(nèi)的各種家裝產(chǎn)品揮發(fā)性污染物酯類醛類等。
在家裝中主要有5種有害物質(zhì)對(duì)人體危害極大，油漆或涂料中的污染，如苯，氨等，在裝修的最初兩三個(gè)月內(nèi)，可吹掉80%，污染能很快降低到一個(gè)較低的水平，但要達(dá)到無害的標(biāo)準(zhǔn)，至少需通風(fēng)10個(gè)月以上。而甲醛類污染，主要源于裝修用的各種板材，它隱藏在板材之中，很難揮發(fā)，而且刷上的油漆無異于為其涂上了一層保護(hù)膜，使甲醛慢慢向外釋放，釋放期可達(dá)3-15年，因此通過通風(fēng)很難吹掉這些有毒物質(zhì)，這就是為什么房子封閉一段時(shí)間后，再開時(shí)氣味更濃的原因。
通過以上的介紹我們可以知道，VOC對(duì)人體和環(huán)境的影響都是非常巨大的，環(huán)保部門對(duì)產(chǎn)生VOC工業(yè)廢氣的企業(yè)也是嚴(yán)格監(jiān)管，更在近幾年的兩會(huì)上陸續(xù)提及打贏環(huán)境污染攻堅(jiān)戰(zhàn)等各種實(shí)際可行的方法舉措，這些都再次印證了環(huán)境對(duì)整個(gè)社會(huì)發(fā)展的重要影響性，由此也衍生出一批專注此類氣體檢測(cè)的傳感器。
展開 利用PM2.5傳感器實(shí)現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境有效監(jiān)測(cè)
智能家居最基本的目標(biāo)是為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便和高效的生活環(huán)境，其以住宅為平臺(tái)安裝智能家居系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家庭生活更加安全、節(jié)能、智能、便利和舒適。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的增長,室內(nèi)空氣污染日益加劇。如何利用科技手段監(jiān)測(cè)和改善生活空間的空氣質(zhì)量,提高生活環(huán)境的舒適性、安全性和智能化是大多數(shù)家庭都要考慮的問題。
家庭環(huán)境控制系統(tǒng)把室外新鮮空氣過濾并送到房間。同時(shí)，室內(nèi)臟空氣排放到外面，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的平衡，空氣被房間所取代，使封閉空間實(shí)現(xiàn)科學(xué)的空氣對(duì)流。這也意味著為您的房間增加一個(gè)呼吸系統(tǒng)。
其中，家庭環(huán)境控制系統(tǒng)通過對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，在室內(nèi)布置傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息，通過對(duì)室內(nèi)環(huán)境參數(shù)信息的統(tǒng)計(jì)、分析和模糊計(jì)算，可以及時(shí)了解室內(nèi)實(shí)時(shí)空氣環(huán)境狀況，從而通過對(duì)空氣凈化設(shè)備或其他環(huán)境調(diào)控設(shè)備的智能控制最終實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的調(diào)節(jié)和控制，以達(dá)到提高室內(nèi)環(huán)境舒適度和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的目的。
家庭環(huán)境控制系統(tǒng)中的許多傳感器，例如空氣質(zhì)量傳感器、 PM2.5傳感器、VOC傳感器、二氧化碳傳感器等起到了不可替代的作用，室外空氣通過層狀過濾，由空氣質(zhì)量傳感器檢測(cè)，并從潔凈空氣區(qū)域的客廳、臥室進(jìn)入，以滿足人們?nèi)粘９ぷ魉璧男迈r空氣質(zhì)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。工采網(wǎng)提供的韓國Samyoung PM2.5 PM1.0傳感器 - GPSM系列凝聚了三瀛20年知識(shí)與技術(shù)的PM2.5/PM1.0專用傳感器，它性能一致性強(qiáng)，精度高，通過SAMYOUNG S＆C專有的IrED光學(xué)結(jié)構(gòu)可檢測(cè)超過0.3?尺寸的超細(xì)顆粒，使PM2.5 / PM1.0級(jí)別分類更加精確. 相比傳統(tǒng)傳感器，GPSM系列精度、靈敏度更高，可為用戶提供可靠信息。
另一方面SAMYOUNG S&C建立了一種能通過批量校準(zhǔn)技術(shù)可靠地量產(chǎn)性能一致的PSML系列產(chǎn)品的體系，這也有助于高效生產(chǎn)。
展開 松下環(huán)境系統(tǒng)利用HyperWorks縮短室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品的研發(fā)周期
項(xiàng)目介紹
松下環(huán)境系統(tǒng)有限公司是松下公司下屬的生態(tài)解決方案公司。在松下集團(tuán)內(nèi)，松下環(huán)境系統(tǒng)在全球銷售室內(nèi)空氣凈化（IAQ）產(chǎn)品和解決方案起著重要作用，為世界各地的人們提供舒適的生活空間，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。
挑戰(zhàn)
“由于樣機(jī)和量產(chǎn)產(chǎn)品的材料不同，所以用樣機(jī)進(jìn)行的跌落測(cè)試結(jié)果來評(píng)估產(chǎn)品通常是不可靠的，結(jié)果也不準(zhǔn)確，” Hironari Ogata工程師解釋道，“而用量產(chǎn)產(chǎn)品的測(cè)試品進(jìn)行跌落測(cè)試有可能由于需要修改模具而產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用。” Ogata知道在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)前進(jìn)行跌落測(cè)試的虛擬仿真可以減少損失。RADIOSS，領(lǐng)先的結(jié)構(gòu)分析求解器，可以在動(dòng)態(tài)載荷下進(jìn)行高度的非線性問題分析，如沖擊分析。作為Altair HyperWorks計(jì)算機(jī)輔助工程工具的重要組成部分，RADIOSS已經(jīng)是松下公司進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)分析的工具。“這就可以有效利用現(xiàn)有資源。”他指出，“不需要新的投資，這種分析可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)上。”
解決方案
Ogata的團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)多步驟計(jì)劃來分析產(chǎn)品在不同開發(fā)階段的性能。他們開始進(jìn)行單一組件的跌落測(cè)試，然后到幾個(gè)部件的組合，再到組裝產(chǎn)品和包裝產(chǎn)品。每一個(gè)步驟，該團(tuán)隊(duì)都采用了Altair RADIOSS求解器來計(jì)算跌落測(cè)試的影響。
單一部件
第一階段，該團(tuán)隊(duì)分析單個(gè)部件的跌落分析，例如，安裝在天花板上的風(fēng)機(jī)面板的跌落測(cè)試，如浴室通風(fēng)干燥機(jī)。這個(gè)部件在維修過程中會(huì)拆除，也有可能會(huì)直接掉下來。面板厚500mm，每一面都是由ABS樹脂制成，從1米高的高度跌落。
利用HyperMesh創(chuàng)建一個(gè)前面板擱置在硬地板上方空間的模型，模擬條件是面板一角掉落下來，撞擊地面。
展開 松下環(huán)境系統(tǒng)利用HyperWorks縮短室內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品的研發(fā)周期
項(xiàng)目介紹
松下環(huán)境系統(tǒng)有限公司是松下公司下屬的生態(tài)解決方案公司。在松下集團(tuán)內(nèi)，松下環(huán)境系統(tǒng)在全球銷售室內(nèi)空氣凈化（IAQ）產(chǎn)品和解決方案起著重要作用，為世界各地的人們提供舒適的生活空間，同時(shí)降低對(duì)環(huán)境的影響。
挑戰(zhàn)
“由于樣機(jī)和量產(chǎn)產(chǎn)品的材料不同，所以用樣機(jī)進(jìn)行的跌落測(cè)試結(jié)果來評(píng)估產(chǎn)品通常是不可靠的，結(jié)果也不準(zhǔn)確，” Hironari Ogata工程師解釋道，“而用量產(chǎn)產(chǎn)品的測(cè)試品進(jìn)行跌落測(cè)試有可能由于需要修改模具而產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用。” Ogata知道在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)前進(jìn)行跌落測(cè)試的虛擬仿真可以減少損失。RADIOSS，領(lǐng)先的結(jié)構(gòu)分析求解器，可以在動(dòng)態(tài)載荷下進(jìn)行高度的非線性問題分析，如沖擊分析。作為Altair HyperWorks計(jì)算機(jī)輔助工程工具的重要組成部分，RADIOSS已經(jīng)是松下公司進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)分析的工具。“這就可以有效利用現(xiàn)有資源。”他指出，“不需要新的投資，這種分析可以應(yīng)用在其他領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)上。”
解決方案
Ogata的團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)多步驟計(jì)劃來分析產(chǎn)品在不同開發(fā)階段的性能。他們開始進(jìn)行單一組件的跌落測(cè)試，然后到幾個(gè)部件的組合，再到組裝產(chǎn)品和包裝產(chǎn)品。每一個(gè)步驟，該團(tuán)隊(duì)都采用了Altair RADIOSS求解器來計(jì)算跌落測(cè)試的影響。
單一部件
第一階段，該團(tuán)隊(duì)分析單個(gè)部件的跌落分析，例如，安裝在天花板上的風(fēng)機(jī)面板的跌落測(cè)試，如浴室通風(fēng)干燥機(jī)。這個(gè)部件在維修過程中會(huì)拆除，也有可能會(huì)直接掉下來。面板厚500mm，每一面都是由ABS樹脂制成，從1米高的高度跌落。
利用HyperMesh創(chuàng)建一個(gè)前面板擱置在硬地板上方空間的模型，模擬條件是面板一角掉落下來，撞擊地面。工程師利用HyperView來觀察結(jié)果，動(dòng)畫顯示面板跌落時(shí)產(chǎn)生了碰撞而引起變形。
展開 高精度濕度測(cè)量傳感器模塊用于空調(diào)控制板上檢測(cè)室內(nèi)環(huán)境溫濕度值
特別設(shè)計(jì)的成型封裝和涂層材料能夠確保即使在嚴(yán)苛環(huán)境下的耐受性和可靠性。可廣泛應(yīng)用于：智能家居、HCPV控制、工業(yè)工序控制 、醫(yī)療、汽車、環(huán)境監(jiān)控等諸多領(lǐng)域。
高精度濕度測(cè)量傳感器模塊HTW-211參數(shù)：
室內(nèi)火災(zāi)與噴淋模擬分析
受限空間內(nèi)的高溫氣流流動(dòng)是在氣流浮升力作用下的湍流流動(dòng)，湍流流動(dòng)的模型有很多，其中k ?ε 雙方程模型是流動(dòng)粘性系數(shù)模型中應(yīng)用最廣泛和最成功的一種模型，采用Boussinesq 假設(shè)，在動(dòng)量方程和湍流模型中引入浮力項(xiàng)以模擬浮力的影響。
噴淋前室內(nèi)火災(zāi)溫度場(chǎng)與煙氣濃度場(chǎng)
噴淋后室內(nèi)火災(zāi)溫度場(chǎng)和煙氣濃度場(chǎng)
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LITESTAR 4D應(yīng)用：室內(nèi)植物照明模擬
使用LITESTAR 4D軟件模擬一個(gè)30×30×6.5m的室內(nèi)區(qū)域的植物照明。
條件設(shè)置：
地面反射率：20%，墻面反射率50%
燈具高度6m，6*6個(gè)間距為4m，計(jì)算面高度1m
燈具光譜（黑線為McCree曲線）
燈具平面視圖
結(jié)果
PPFD分布
PPFD偽色圖
【CAE案例】室內(nèi)火災(zāi)的3D計(jì)算模擬
04 算例2：酒店房間內(nèi)的火災(zāi)模擬
在之前簡(jiǎn)單立方體模型的基礎(chǔ)上增加了一些家具的布置以模擬真實(shí)的房間環(huán)境，對(duì)酒店房間內(nèi)的空間進(jìn)行了建模以及網(wǎng)格劃分，如上圖所示。其中房間內(nèi)的墻壁，隔板以及天花板等壁面結(jié)構(gòu)都定義了厚度，材料，比熱容和傳熱系數(shù)；床，柜子等其他家具假設(shè)為相同燃燒熱20MJ/kg，以其總質(zhì)量計(jì)算放熱。
05 酒店房間火災(zāi)模擬結(jié)果
房間溫度(K)和空氣速度場(chǎng)(m/s)在不同時(shí)刻的變化如下圖所示：
可以看出，從開始燃燒起，室內(nèi)溫度不斷增加，主要集中在點(diǎn)火區(qū)域；同時(shí)空氣流速也不斷增加，流動(dòng)方向從初始燃燒區(qū)域沿天花板一直到走廊區(qū)域，符合實(shí)際情況。
房間內(nèi)CO2在空氣中的質(zhì)量占比(kg/kg)隨時(shí)間的變化如下圖所示：
同樣地，CO2在燃燒區(qū)域的占比隨時(shí)間越來越大，且主要集中在房間上方。然而上述模擬結(jié)果顯示燃燒產(chǎn)物CO2生成的速度太快，可能是因?yàn)槿肟诳諝饬髁吭O(shè)置不準(zhǔn)確所導(dǎo)致，因此需要進(jìn)一步確定對(duì)流和擴(kuò)散的流量。
06 結(jié)論與展望
本片內(nèi)容的主要結(jié)論如下:
運(yùn)用CFD通用仿真軟件模擬了不同湍流模型和輻射模型下長方體空間內(nèi)庚烷燃燒時(shí)空氣流動(dòng)特性
運(yùn)用CFD通用仿真軟件模擬了酒店房間內(nèi)火災(zāi)時(shí)空氣的流動(dòng)特性
未來可以改進(jìn)的地方：
可以考慮更多火災(zāi)時(shí)的物理現(xiàn)象，如熱解模型，煙炱，水霧和碰撞等
優(yōu)化模擬的邊界條件
格物云CAE
一款國產(chǎn)可控云端仿真平臺(tái)，結(jié)構(gòu)、流體、水動(dòng)力仿真軟件場(chǎng)景化模塊化，支持多格式網(wǎng)格導(dǎo)入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計(jì)算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應(yīng)用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型。平臺(tái)支持云端CAE仿真生成工業(yè)APP，構(gòu)建完全交互式仿真社區(qū)，快速實(shí)現(xiàn)行業(yè)通用經(jīng)驗(yàn)軟件化。
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展開 FLUENT室內(nèi)排煙模擬
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編者按
作者利用Ansys Fluent 模擬了室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生時(shí)的排煙情況，本文詳細(xì)描述了此案例的操作步驟，包括網(wǎng)格導(dǎo)入、模型定義、條件設(shè)置、計(jì)算求解等，希望給大家?guī)韼椭?本教程演示了室內(nèi)發(fā)生火災(zāi)排煙的模擬過程。
啟動(dòng)FLUENT并導(dǎo)入網(wǎng)格
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2020→Fluid Dynamics→Fluent 2020命令，啟動(dòng)Fluent 2020。
（2）單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導(dǎo)入.msh網(wǎng)格文件。
展開 LITESTAR 4D應(yīng)用：室內(nèi)植物照明模擬
使用LITESTAR 4D軟件模擬一個(gè)30×30×6.5m的室內(nèi)區(qū)域的植物照明。
條件設(shè)置：
地面反射率：20%，墻面反射率50%
燈具高度6m，6*6個(gè)間距為4m，計(jì)算面高度1m
燈具光譜（黑線為McCree曲線）
燈具平面視圖
結(jié)果
PPFD分布
PPFD偽色圖
室內(nèi)通風(fēng)情況分析模擬—風(fēng)速及空氣齡 ￥10
“計(jì)算流體力學(xué)在建筑行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，目前對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化主要集中在室內(nèi)溫度、空氣流速及空氣齡上的分析。”
本期主要介紹采用Fluent軟件對(duì)于室內(nèi)空氣流動(dòng)情況進(jìn)行分析案例：
如圖所示為分析模型的示意圖：
將模型導(dǎo)入fluent中，針對(duì)于圖中的窗口和門洞可以通過實(shí)地情況模擬不同窗戶開啟和風(fēng)向風(fēng)速變化條件下室內(nèi)空氣流速變化情況，對(duì)于空氣流速分析較為簡(jiǎn)單這里不再詳述，分析后可以得到室內(nèi)空氣的速度分布云圖和空氣流動(dòng)軌跡圖如下圖所示：
對(duì)于速度場(chǎng)模擬不再做詳述，接下來主要對(duì)于空氣齡模擬進(jìn)行講述，空氣齡的計(jì)算是要基于對(duì)于空去流速分析結(jié)果之上的，上文已經(jīng)得到穩(wěn)態(tài)后室內(nèi)空氣流動(dòng)的cas和dat文件，將其導(dǎo)入fluent之中。
define——user-defined——functions——interpered導(dǎo)入空氣齡計(jì)算的UDS文件，
設(shè)置UDS參數(shù)如下圖所示：
在材料庫中對(duì)于空氣做如下設(shè)置：
對(duì)于計(jì)算區(qū)域做如下操作：
基于上文流速的分析結(jié)果這里求解只選擇UDS空氣齡求解：
初始化流場(chǎng)：
最終可得空氣齡模擬云圖：
本文的cas和dat文件UDS函數(shù)見附件
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