擴(kuò)散仿真的案例
35 Fluent實(shí)用案例 | 摻氫天然氣管道泄露擴(kuò)散過(guò)程仿真
本案例對(duì)埋地?fù)綒涮烊粴夤艿涝谕寥蓝嗫捉橘|(zhì)影響下的氣體泄漏擴(kuò)散規(guī)律展開了仿真計(jì)算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個(gè)部分。計(jì)算模型依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行設(shè)置，對(duì)摻氫20%的天然氣泄漏擴(kuò)散情況展開分析，通過(guò)對(duì)該案例的學(xué)習(xí)與掌握，后續(xù)可以對(duì)制定管道泄露應(yīng)急決策方案進(jìn)行相關(guān)指導(dǎo)。
1 workbench 設(shè)置
本案例的計(jì)算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)幾何模型進(jìn)行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：
2.2 網(wǎng)格設(shè)置
采用Fluent meshing進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對(duì)泄漏孔附近網(wǎng)格進(jìn)行加密，具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 設(shè)置
3.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導(dǎo)入
首先導(dǎo)入網(wǎng)格，因?yàn)槭茄芯?em>擴(kuò)散規(guī)律，因此需要開始瞬態(tài)，具體設(shè)置如下圖所示。
展開 污染物擴(kuò)散預(yù)測(cè)預(yù)警——河流污染物擴(kuò)散數(shù)值仿真
污染物擴(kuò)散預(yù)測(cè)預(yù)警
CFD（Computational Fluid Dynamics，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）是一種通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法模擬流體流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)等物理過(guò)程的工程技術(shù)。在污染物擴(kuò)散的仿真中，通常會(huì)利用CFD方法模擬空氣或水中的流動(dòng)，同時(shí)考慮污染物的排放、擴(kuò)散、沉降等過(guò)程。通過(guò)CFD仿真，可以得到污染物在空間和時(shí)間上的分布情況，從而為預(yù)測(cè)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐。這包括污染物的濃度分布、擴(kuò)散范圍、傳輸路徑等方面的信息，這些信息對(duì)于預(yù)測(cè)預(yù)警是非常重要的。
例如，在空氣污染物的擴(kuò)散模擬中，通過(guò)CFD仿真得到不同高度和距離的污染物濃度分布。這可以幫助預(yù)測(cè)不同區(qū)域的空氣質(zhì)量，從而為決策者提供數(shù)據(jù)支撐，制定合理的污染控制措施；在水質(zhì)預(yù)報(bào)中，可以模擬水體中的流動(dòng)和污染物傳輸。通過(guò)模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)未來(lái)水質(zhì)的變化趨勢(shì)，為水資源的保護(hù)和管理提供數(shù)據(jù)支持。
具體步驟
1.建立模型：使用適合河流污染物擴(kuò)散的模型，例如對(duì)流-擴(kuò)散模型或水動(dòng)力-水質(zhì)模型等。這些模型會(huì)考慮河流中的水流、污染物擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等物理和化學(xué)過(guò)程。
2.輸入?yún)?shù)：根據(jù)實(shí)際情況，確定模型所需的參數(shù)，例如河流的水流速度、流量、污染物排放量、初始濃度等。
3.數(shù)值模擬：利用計(jì)算機(jī)程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行數(shù)值求解，得到污染物在時(shí)間和空間上的分布情況。
4.結(jié)果分析：根據(jù)模擬結(jié)果，分析污染物的擴(kuò)散趨勢(shì)、影響范圍、濃度分布等。
5.預(yù)測(cè)預(yù)警：根據(jù)模擬結(jié)果，對(duì)未來(lái)污染物擴(kuò)散情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的預(yù)警方案。
【計(jì)算軟件】OpenFOAM開源平臺(tái)
【仿真平臺(tái)】自建高性能計(jì)算集群
【算例說(shuō)明】通過(guò)CFD數(shù)值仿真，可得到污染物擴(kuò)散的時(shí)空分布，為預(yù)測(cè)預(yù)警提供數(shù)據(jù)支撐
【工程應(yīng)用】污染物預(yù)測(cè)預(yù)警、水質(zhì)預(yù)報(bào)等
【創(chuàng)新貢獻(xiàn)】自動(dòng)化計(jì)算流程+計(jì)算參數(shù)優(yōu)化
！！
展開 Fluent 摻氫天然氣管道泄露擴(kuò)散過(guò)程仿真(一)
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>4 后處理結(jié)果</strong></p><p><strong>4.1 后處理結(jié)果</strong></p><p>對(duì)管道泄露擴(kuò)散仿真的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化處理，土壤中的CH4濃度結(jié)果云圖如下圖所示：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUy2b7UXNZic5SRdFBQEWq1S12ycfZWTLVCIeAsmrrVx2qedbIXRmBuWpw/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p>3000s計(jì)算結(jié)果</p><p>擴(kuò)散過(guò)程云圖動(dòng)畫結(jié)果如下圖所示：</p><p><br></p><p>https://mp.weixin.qq.com/s/we5K_FCMA5tlKadi1YSrkw</p>
展開 基于FLUENT中PDF模型的射流擴(kuò)散火焰仿真 ￥299
基于EDC模型的噴射擴(kuò)散火焰Fluent仿真帖子中利用edc模型仿真計(jì)算了火焰D。
本算例將基于FLUENT中PDF模型再次仿真火焰D。主噴嘴直徑為7.2 mm，被外徑為18.2 mm的燃燒過(guò)的先導(dǎo)環(huán)空包圍。引火器用于延遲火焰吹滅。主要的噴射成分是25%的CH4和75%的空氣(按體積計(jì)算)，化學(xué)計(jì)量值混合比例為0.351，火焰長(zhǎng)度(定義為混合比例在軸上的化學(xué)計(jì)量點(diǎn))約為47倍噴嘴直徑。PDF傳輸解決方案則分為兩步，首先利用FLUENT中部分預(yù)混合模型獲得穩(wěn)態(tài)的燃燒初始流場(chǎng)，然后利用復(fù)合的PDF傳輸模型仿真獲得更加精細(xì)的瞬態(tài)燃料流程。
部分預(yù)混燃燒模型仿真溫度分布
PDF傳輸模型仿真計(jì)算得到的co質(zhì)量分布
PDF傳輸模型仿真的精細(xì)燃料流場(chǎng)，溫度分布收費(fèi)文件列表
展開 
AMESIM學(xué)習(xí)——?dú)怏w擴(kuò)散模型學(xué)習(xí)&房間通風(fēng)問(wèn)題仿真嘗試
氣體擴(kuò)散模型學(xué)習(xí)&房間通風(fēng)問(wèn)題仿真嘗試
根據(jù)這個(gè)Demo，這里提出一個(gè)問(wèn)題：我們假設(shè)有一個(gè)房間內(nèi)充滿了一氧化碳，現(xiàn)在需要開窗通風(fēng)降低一氧化碳的濃度才能進(jìn)入。根據(jù)百度，5000ppm即0.5%，也就是說(shuō)CO濃度降低到0.5%以下，才有進(jìn)門的可能。為了安全，我們?cè)O(shè)置0.1%為進(jìn)門的條件。那么從開窗通風(fēng)到能夠進(jìn)門，需要多久呢？這里我們來(lái)仿真一下。
公共衛(wèi)生安全-新冠病毒擴(kuò)散仿真STEPS
打噴嚏的噴發(fā)速度可以達(dá)到50m/s，傳播距離遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍廣。
▲小于5微米的氣溶膠通過(guò)空氣傳播
通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)（CFD）軟件Fluent和人群運(yùn)動(dòng)軟件STEPS（Simulation of Transient Evacuation and Pedestrian Movements）的聯(lián)合仿真模擬，可以對(duì)軌道交通內(nèi)COVID-19病毒攜帶者打噴嚏時(shí)產(chǎn)生的一系列連鎖反應(yīng)進(jìn)行針對(duì)性的研究，如氣溶膠的運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散、濃度分布以及感染人群等等。
解決方案
氣溶膠屬于多相流流體力學(xué)范疇，在空氣中的運(yùn)動(dòng)與擴(kuò)散屬于離散流體流動(dòng)，受空氣湍流、環(huán)境熱輻射以及顆粒間作用力影響。
本式例采用離散顆粒群軌跡模型DPM模擬噴嚏氣溶膠與空氣的相間耦合流動(dòng)，采用k-ω SST模型模擬空氣的湍流運(yùn)動(dòng)，以Coupled方法進(jìn)行壓力-速度耦合計(jì)算，最后與STEPS聯(lián)合仿真，構(gòu)建軌道交通內(nèi)生物源性氣溶膠擴(kuò)散及感染人群的數(shù)值模擬解決方案。
具體操作
假設(shè)噴嚏氣溶膠為球形顆粒，直徑1.5-8.5微米，密度1100kg/m3，溫度310K，質(zhì)量流率1 x e-10 kg/s，空氣密度為1.2kg/m3，主要受到重力、拖曳力和布朗力的作用。
仿真結(jié)果
■ 噴嚏氣溶膠自噴射后，向各個(gè)方向擴(kuò)散，其傳播距離、擴(kuò)散范圍與噴射速度成正比關(guān)系，速度越大，傳播距離越遠(yuǎn)，擴(kuò)散范圍越大。
■ 從顆粒物質(zhì)量濃度圖可以看出氣溶膠顆粒污染物從人的口腔飛出后，在人的口腔附近有較小的密集分布，在人體前1.0m處基本向前下方運(yùn)動(dòng)，而氣溶膠顆粒隨氣流運(yùn)動(dòng)。
仿真意義
CFD/DPM與STEPS的聯(lián)合仿真能夠直觀的顯示病毒氣溶膠在人群中的擴(kuò)散路徑。
展開 污染物擴(kuò)散仿真軟件
為了滿足我國(guó)大氣擴(kuò)散與環(huán)境保護(hù)的需求,將計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,CFD)的理論用于研究污染物擴(kuò)散分析中的實(shí)際工程問(wèn)題，具有重要的工程價(jià)值和社會(huì)意義。
二、軟件介紹
針對(duì)污染物擴(kuò)散問(wèn)題的工程特點(diǎn)，軟件集前處理器、求解器、后處理器于一身，大大降低了軟件使用的門檻，用戶僅僅需要通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，便可完成建模、求解、結(jié)果分析，大大提高了工程師的工作效率。
2.1 幾何建模
軟件內(nèi)建了基本實(shí)體、地形、任意多面棱柱體等場(chǎng)用的幾何模型，僅僅需要指定模型的基本參數(shù)，軟件就可以完成模型的構(gòu)建與渲染。
2.2 生成網(wǎng)格
依據(jù)有限體積法(Finite Volume Method,FVM)的原理，采用正交網(wǎng)格可以最大程度的減少界面插值引起的數(shù)值誤差，軟件可以生成六面體占優(yōu)的計(jì)算網(wǎng)格。網(wǎng)格生成的原理是：采用正六面體單元生成背景網(wǎng)格，然后給句網(wǎng)格參數(shù)與建立的幾何模型(幾何模型可以由外部導(dǎo)入，也可以利用軟件內(nèi)建的工具生成)迭代切分成最終的計(jì)算網(wǎng)格。目前，軟件支持自動(dòng)化的非均勻網(wǎng)格，同時(shí)可以方便地生成邊界層網(wǎng)格。
2.2求解器
針對(duì)所研究問(wèn)題的特殊性，軟件求解器分成內(nèi)流、外流兩大模塊，內(nèi)流可以求解速度、壓力、溫度等變量；外流除了可以求解速度、壓力、溫度以外，還可以求解空氣齡、SO2、NOX、PM2.5等流動(dòng)變量。同時(shí)軟件提供了粒子追蹤模塊，可以方便輸入計(jì)算條件，方便研究工程中顆粒物的遷移演化過(guò)程。
2.3 后處理器
軟件提供了方便、快捷的后處理模塊，可以快速地讀入計(jì)算結(jié)果，可以以不同的方式查看計(jì)算結(jié)果，自動(dòng)生成計(jì)算報(bào)告，提高了用戶工作效率。
展開 基于EDC模型的噴射擴(kuò)散火焰Fluent仿真 ￥299
軸對(duì)稱射流擴(kuò)散火焰，因?yàn)閺V泛和準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)測(cè)量是可行的。數(shù)據(jù)收集于Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，包括同步點(diǎn)測(cè)量ofT, N2, O2, CH4, CO2, H2O, H2 OH,NO，和CO。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)鏈接，即測(cè)量了一組火焰，范圍從層流(表示火焰A)到近全滅(火焰F)，本算例選擇中等程度局部腐蝕的火焰(火焰D)。
火焰D是軸對(duì)稱射流擴(kuò)散火焰。該燃燒器的主噴嘴直徑為7.2 mm，被外徑為18.2 mm的燃燒過(guò)的先導(dǎo)環(huán)空包圍。引火器用于延遲火焰吹滅。主要射流成分為25%的ch4和75%的空氣(按體積計(jì))，為便于造型而選擇了減小煤煙。混合物的化學(xué)計(jì)量值為0.351，火焰長(zhǎng)度(定義為混合物在軸上的化學(xué)計(jì)量點(diǎn))約為47個(gè)噴嘴直徑。
網(wǎng)格模型
EDC模型優(yōu)化計(jì)算結(jié)果
收費(fèi)文件列表
CH4-skel.che 為燃料和燃燒化學(xué)反應(yīng)專用文件，可以導(dǎo)入。flameD.pdf.gz為部分預(yù)混燃燒參數(shù)設(shè)置好以后的導(dǎo)出文件，也可以直接導(dǎo)入Fluent使用。其他為Fluent常見文件及數(shù)據(jù)結(jié)果文件。
展開 混凝土內(nèi)干濕交替環(huán)境下的氯離子擴(kuò)散數(shù)值仿真 ￥1500
干濕交替環(huán)境下需要考慮混凝土內(nèi)非飽和水環(huán)境下的氯離子傳遞過(guò)程，推導(dǎo)建立了液態(tài)孔隙溶液的遷移擴(kuò)散系數(shù)和氣態(tài)孔隙溶液的遷移擴(kuò)散系數(shù)，對(duì)于孔隙水整體遷移系數(shù)，即通過(guò)以上推導(dǎo)的兩個(gè)遷移系數(shù)表示，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算得到氯離子在本身濃度差影響下以及孔隙溶液遷移影響下的干濕交替環(huán)境下的擴(kuò)散分布結(jié)果，如圖2所示。
圖1 幾何模型
圖2 孔隙內(nèi)溶液飽和度的動(dòng)態(tài)變化分布
圖3 氯離子擴(kuò)散動(dòng)態(tài)分布
感興趣朋友可下載模型源文件。歡迎合作交流
潮汐力作用下飽和滲流運(yùn)動(dòng)以及鹽分輸送擴(kuò)散的數(shù)值仿真 ￥800
<p>本案例模擬了一海灘表面上的潮汐力作用下飽和滲流運(yùn)動(dòng)以及鹽分的遷移擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，模型如圖1所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/b18f177f79114a919fe6083a5e71b5da.png" alt="m2.png"></p><p class="ql-align-center">圖1</p><p>鹽分場(chǎng)的濃度擴(kuò)散分布結(jié)果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54bf832538954207947a77895b23c394.png" alt="m1.png"></p><p class="ql-align-center">圖2</p><p>鹽濃度動(dòng)態(tài)分布結(jié)果如圖3所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/eb01daf4f5c5494dabe39cd2e8ba6d3a.gif" alt="鹽分輸送.gif"></p><p class="ql-align-center">圖3</p><p>滲流場(chǎng)速度流線變化如圖4所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202201/54476f02153a47ed9fdffa05fbcbaf77.gif" alt="流線.gif"></p><p class="ql-align-center">圖4</p><p>感興趣的朋友，如想詳細(xì)了解仿真過(guò)程，可下載模型源文件進(jìn)行查看，歡迎進(jìn)行交流！</p><p><br></p><p><br></p>
展開 【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(guò)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(wèn)題
本周的環(huán)境仿真專題將圍繞環(huán)境污染問(wèn)題
為大家?guī)?lái)第三個(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(guó)家的安全。如何減少環(huán)境污染對(duì)于國(guó)家安全的影響，是我們必須要思考的問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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 
CFD仿真VOF界面捕捉穩(wěn)定性研究：數(shù)值擴(kuò)散與表面張力偽速度的影響及優(yōu)化
</p><p> </p><p>【更多CFD流體仿真分析技術(shù)，歡迎關(guān)注積鼎科技官網(wǎng)www.simpop.cn；公眾號(hào)“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(shí)產(chǎn)權(quán)的流體仿真軟件研發(fā)及技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。公司具有10多年CFD仿真技術(shù)開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累，自主開發(fā)的核心產(chǎn)品與技術(shù)已成功應(yīng)用于航空航天、能源電力、石油化工、水務(wù)水利、汽車等領(lǐng)域，是專業(yè)的流體仿真解決方案提供商。</p><p><br></p>
展開 【環(huán)境仿真專題第四講】使用Code_Saturne模擬化學(xué)污染物在復(fù)雜建筑環(huán)境下的大氣擴(kuò)散
本周還是圍繞環(huán)境污染問(wèn)題
帶來(lái)環(huán)境仿真專題的第四個(gè)案例
圖文詳解 仿真思路更清晰
一起來(lái)學(xué)習(xí)吧
評(píng)估污染物通過(guò)復(fù)雜地形（如山地上和城市中的高樓大廈之間）的擴(kuò)散對(duì)環(huán)境造成的影響，可以將這類污染的影響降至最低。
《環(huán)境仿真專題》第四講
使用Code_Saturne模擬化學(xué)污染物在復(fù)雜建筑環(huán)境下的大氣擴(kuò)散
01
研究背景
城市區(qū)域建筑林立，地形復(fù)雜，如果出現(xiàn)大規(guī)模化學(xué)品泄漏，將會(huì)在近地面處形成重氣云團(tuán)，這是因?yàn)榛瘜W(xué)品分子量較大的原因?qū)е碌摹Ｆ潆S流場(chǎng)擴(kuò)散的行為受到諸多因素影響，因此需要有效的手段對(duì)城市區(qū)域內(nèi)高分子量物質(zhì)的擴(kuò)散進(jìn)行預(yù)測(cè)以評(píng)估潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，并制定相關(guān)的緊急響應(yīng)手段。
JackRabbit II（JRII）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和裝置
實(shí)驗(yàn)手段是常見的研究方式之一， 美國(guó)的Jack Rabbit II（JRII）實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)在人工建造的模擬城市環(huán)境內(nèi)釋放高壓液化氯，以研究城市環(huán)境下高分子量物質(zhì)的擴(kuò)散行為。然而進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)需求的成本過(guò)大，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，規(guī)模有限，因此如果可以使用CFD手段快速模擬化學(xué)污染物在不同城市布局下的不同位置、不同風(fēng)向等等多種情況下的泄漏情況，將大大減少相關(guān)成本，從而獲得更全面和更多樣的數(shù)據(jù)信息。
展開 【環(huán)境仿真專題第二講】使用TELEMAC-MASCARET研究英國(guó)諾福克和林肯郡海岸的疏浚對(duì)泥沙沉積和擴(kuò)散路徑的影響
上周分享了環(huán)境仿真專題的第一個(gè)案例
這周第二個(gè)案例如期而至
圖文詳解 仿真思路更清晰
一起來(lái)學(xué)習(xí)吧
疏浚工程對(duì)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境改善的作用非常大，被廣泛應(yīng)用于開港建池、港池清淤、維護(hù)航道水深、填海造陸、岸灘養(yǎng)護(hù)等水環(huán)境改善和生態(tài)恢復(fù)相關(guān)方面。
《環(huán)境仿真專題》第二講
使用TELEMAC-MASCARET研究英國(guó)諾福克和林肯郡海岸的疏浚對(duì)泥沙沉積和擴(kuò)散路徑的影響
01
研究背景
在疏浚工程進(jìn)行中時(shí)，泥沙的擴(kuò)散和沉降會(huì)受到波浪、潮汐、海流等的影響，造成施工水域的泥沙濃度增高，懸浮的泥沙會(huì)隨水流進(jìn)一步擴(kuò)散，影響到水體中水生動(dòng)植物的正常生長(zhǎng)。
研究疏浚工程對(duì)水體的主要影響，一般通過(guò)實(shí)地觀測(cè)、物理模型和數(shù)值模擬三個(gè)方法。
隨著泥沙輸運(yùn)理論的完善和各種相關(guān)數(shù)值軟件的穩(wěn)定發(fā)展，使用數(shù)值模擬方法研究疏浚工程的影響逐漸成為一種非常重要的手段。
02
軟件介紹
TELEMAC-MASCARET是法國(guó)電力集團(tuán)（EDF）的法國(guó)國(guó)立水利與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一款研究水動(dòng)力學(xué)和水文學(xué)領(lǐng)域的高性能數(shù)值仿真開源軟件基于有限元法，使用不規(guī)則三角網(wǎng)格，讓復(fù)雜的海岸線和河口的描繪更為精確。
展開 科學(xué)家教你如何通過(guò)聲學(xué)擴(kuò)散提升睡眠質(zhì)量
科學(xué)家教你如何通過(guò)聲學(xué)擴(kuò)散提升睡眠質(zhì)量
充足的睡眠是人消除疲勞、恢復(fù)體力和維持健康的重要條件。
人們失眠相當(dāng)一部分原因是來(lái)源于噪音影響。噪音被認(rèn)為是當(dāng)今四大污染之一，尤其危害人的睡眠健康，本文下面給大家介紹聲音擴(kuò)散這一模擬方法分析如何改善室內(nèi)噪音，營(yíng)造更舒適的睡眠環(huán)境。
聲音擴(kuò)散的原理
聲音擴(kuò)散，是聲音朝著許多方向不規(guī)則反射、折射和衍射的現(xiàn)象。
同樣，房間的各種家具也有不同的反射面，對(duì)聲音傳播起擴(kuò)散作用而使整個(gè)房間聲場(chǎng)分布均勻。
比如說(shuō)廳內(nèi)的座椅、不平整的墻面裝飾、各種家具等等不同的物體表面使聲音朝各個(gè)方向擴(kuò)散程度不一致。
理想的聲音擴(kuò)散應(yīng)滿足下面三個(gè)條件：
(1) 空間各點(diǎn)聲能密度均勻；
(2) 在任何一點(diǎn)上，從各個(gè)方向傳來(lái)的強(qiáng)度一致；
(3) 在各個(gè)方向傳播的聲波相位是無(wú)規(guī)律的，因而各個(gè)方向的聲能可以直接相加。
而我們常見的電影院，經(jīng)常使用這種聲音擴(kuò)散的方法布置座椅、幕布和墻的裝飾等。而在家中，我們也能通過(guò)合理利用擴(kuò)散原理，降低吵雜的聲音，改善我們的睡眠。
利用仿真找到最佳家具擺放位置
聲學(xué)擴(kuò)散仿真模型更容易設(shè)定，而且求解速度較快。工程師們先使用仿真軟件簡(jiǎn)單繪制了所有房間，然后加入大件家具，創(chuàng)建一個(gè)聲學(xué)擴(kuò)散模型。
然后找到各種常見材料的近似吸收系數(shù)，針對(duì)不同頻段使用不同的值，甚至能將它們指定為頻率的任意函數(shù)。
展開 