空气流动

 

在本次示例中，您将使用房间一侧的送风口和打开的通风口创建气流。另一边。这是一个很简单的PyroSim/FDS模拟，但说明了几个要点：

 

1. 默认情况下，模型的边界是封闭流动的，具有惰性表面以产生热效应和辐射效应。惰性表面保持恒定温度（通常是环境温度），因此惰性表面可以通过对流和辐射加热或冷却空气。

2. 在FDS中使用的通风口不仅仅是送风或排风，相反，通风口是将2D边界条件应用于曲面的通用方法。在这个例子中，我们使用一个通风孔来提供空气，而第二个通风孔是环境条件的开放边界

3. 由于默认情况下模型边界是闭合的，因此，如果我们向模型中提供空气，则必须有一种方式让空气排出。建议的方法是对提供环境边界条件的排气使用开放边界。FDS提供了一个特殊的通风孔类型来实现这一点。
 

建议使用开放边界，因为空气密度可能因加热/冷却而改变，其结果是指定送风和排风速度将导致质量在模型中累积（或减少）。同样，如果火灾将燃料引入模型中，指定质量流量边界条件也将不起作用。

 

图1. 本例中空气流动的三维可视化

 

本示例演示如何：

1. 创建通风口。

2. 为速度可视化添加切片平面和粒子。

3. 查看3D结果。

 

在本例中，说明将描述使用菜单对话框输入的数据。这样做是为了清晰和一致。然而，PyroSim同时提供绘图工具和快捷工具栏，可以加速许多任务。可以尝试这些替代的模型创建方法。

 

要选择国 际单位：

1. 在“视图”菜单上，单击“单位”，然后选择“国 际单位”以使用公制显示值

 

创建网格

在这个例子中，将使用一个10 m x 10 m x 10 m的网格和0.5 m的单元

1. 在“模型”菜单上，单击“编辑网格”。

2. 单击“新建”。

3. 单击“确定”创建新网格

4. 在“Min X”框中键入0，在“Max X”框中键入10。

5. 在“Min Y”框中键入0，在“Max Y”框中键入10。

6. 在“Min Z”框中键入0，在“Max Z”框中键入10。

7. 在“X单元格”框中，键入20。

8. 在“Y单元格”框中，键入20。

9. 在“Z单元格”框中，键入20。

10. 单击“确定”保存更改并关闭“编辑网格”对话框。

11. 在上方工具栏中，单击“将视图重置为可见对象”按钮

 

图2. 创建网格

 

创建供应面

曲面用于定义FDS模型中对象的属性。表面可以被指定为模型中的障碍物和通风口。供应面用于将空气吹入区域。在本例中，将定义一个速度为1.0 m/s的供应面。

1. 在“模型”菜单上，单击“编辑曲面”。

2. 单击“新建”。

3. 在“曲面名称”框中，键入Air Supply。

4. 在“曲面类型”列表中，选择“Supply”。

5. 单击“确定”以创建新的供应曲面。这将打开“编辑曲面”对话框，显示新的表面。

6. 选择“指定速度”选项，然后在框中键入1。这意味着空气会从这里流出速度为1米/秒的表面。

7. 若要发射无质量粒子以显示流，请单击“粒子注入”选项卡。

8. 单击“发射粒子”

9. 默认粒子类型将是Tracer。

10. 在“插入间隔”框中，键入1。

11. 单击“确定”。

 

创建通风口

刚刚创建的表面定义了一组属性，但是还没有将其附加到模型的任一特性上。在模型中定义流动条件的一种方法是使用“排气口”。“通风口是二维物体，必须与其中一个模型平面对齐。创建一个空气供应孔:

1. 在“模型”菜单上，单击“新建通风孔”。

2. 在“ID”框中，键入Inlet。

3. 在“曲面”列表中，选择“Air Supply”。这指定先前创建的曲面将定义通风口的属性。

4. 单击“几何”选项卡。在“平面”列表中，选择X并将值设置为0。

5. 在“MinY”框中，键入3；在“MaxY”框中，键入7。

6. 在“MinZ”框中，键入3，在“MaxZ”框中，键入7。

7. 单击“确定”。

 

默认情况下，FDS假定网格的外部边界是一个温度固定在环境温度下的实体墙。这被称为“惰性”。因此，必须提供一种方式，供风退出模型。为此，将要创建一个对大气条件开放的通风口。通常，在计算流量的地方有一个开放的通风口，而不是像我们对空气供应所做的那样，使用一个表面来具体定义排气流量。开放式通风口很有效的一个例子是火灾加热房间内的空气，为了保持入口质量流量与排气量相等，在相同的流动区域，较低密度的出口流量的速度会更大。

 

要创建覆盖模型整个右侧的开放式通风口，请执行以下步骤：

1. 在“模型”菜单上，单击“新建通风孔”。

2. 在“ID”框中，键入Exhaust。

3. 在“曲面”列表中，选择“打开”。

4. 单击“几何”选项卡。在“平面”列表中，选择“X”并键入10。

5. 在“MinY”框中键入0，在“MaxY”框中键入10。

6. 在“MinZ”框中键入0，在“MaxZ”框中键入10。

7. 单击“确定”
 

图3. 结果模型。在这里，选择了“显示网格边界”工具，并单击了“重置为俯视图”按钮
 

创建切片记录

切片定义用于显示结果的轮廓或向量的平面。必须为定义新切片将要绘制的每个数量。要制作速度向量切片，请执行以下步骤：
1. 在“输出”菜单上，单击“2D切片”。

2. 在XYZ列中，选择Y(切片将垂直于Y坐标)。

3.在“平面值”列中，键入5。

4. 在“气相数量”列中，选择“速度”。

5. 在使用向量中？列中，选择“是”。

6. 在细胞中 心？列中，选择“否”。

7. 单击“确定”以创建切片平面。

可以使用“显示切片”按钮打开或关闭切片的显示。

 

指定仿真属性
定义结束时间：

1. 在“分析”菜单上，单击“仿真参数”。

2. 在“结束时间”框中，键入60。

3. 单击“确定”。

 

保存模型

1. 在“文件”菜单上，单击“保存”。

2. 选择保存模型的位置。使用文件夹组织模型。运行分析时，PyroSim将创建一个新的子文件夹，其中包含模型名，并将输入和文件输出到此文件夹。对于本例，创建一个名为Air Movement的文件夹，并将文件起名为Air Movement.psm。

3. 单击“保存”保存模型。

 

运行模拟

1. 在“FDS”菜单上，单击“运行FDS”。

2. FDS仿真对话框将出现并显示仿真的进度。这需要大约90秒才能运行，具体取决于计算硬件。

3. 模拟完成后，PyroSim结果将自动启动并显示模型的三维图像。

 

查看速度切片数据

先显示速度等值线：

1. 在“PyroSim结果”窗口中，展开树列中的二维切片。
2.双击树列中的VELOCITY以显示Y = 5.0处的速度切片。
3.旋转模型以查看切片(或单击Front view按钮)。
4. 点击播放按钮。

 

查看粒子

还可以显示粒子：

1. 在“PyroSim结果”窗口中，双击“粒子”以显示粒子数据。

 

图4. 三维结果中显示的速度等值线和粒子

 

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