空间气流组织模拟/污染物扩散

发布日期： 2024-11-21 阅读量： 作者： 胥口分析技术中心

案例1：锂电池涂覆车间气流组织模拟

CFD问题描述：

国内大部分厂家的洁净度一直以来作为化工厂生产产品是否合格的重要衡量指标。异物或者粉尘的引入可能源于设备、原料、人员以及空气等多种因素，并随着室内空气会持续在空间内运动。控制异物、粉尘的产生，并且迅速排除出去，成为洁净室最核心的功能。良好的气流组织结构可以保障车间安全、高质、稳定、舒适的生产环境。

本案例对某锂电池涂覆车间进行气流组织模拟分析与优化设计，模型如下：

仿真结果如下：

车间流场模拟分析剖面图

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如上图可见，两处高效入风口之间会产生小的漩涡，但是漩涡高度低于1m，仍然满足万级洁净室要求。

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如上图可见，设备位置的高效入风口数量设置不够；气流出现大量乱流，尤其是在设备位置，扬尘明显，建议增加设备上风高效送风口。

改善前后对比：

1.修改前设备左右两端的气流会相互影响。2.修改后设备左右两侧气流独立分开互不千扰。

案例2：在复杂建筑环境下的大气化学污染物扩散CFD模拟

城市区域建筑林立，地形复杂，如果出现大规模化学品泄漏，将会在近地面处形成重气云团，这是因为化学品分子量较大的原因导致的。其随流场扩散的行为受到诸多因素影响，因此需要有效的手段对城市区域内高分子量物质的扩散进行预测以评估潜在的安全风险，并制定相关的紧急响应手段。

化学污染物扩散CFD模拟结果：

第一步：在CFD中使用混合气体模型进行计算，仿真模拟分为两步进行，首先计算无氯气释放状态下的稳态风场;

第二步：再以稳态计算的结果作为初始状态，进行瞬态计算来模拟氯气释放后的扩散和分布情况。下图为整个模拟城市区域速度云图，和氯气释放并扩散至布满整个模拟城市区域时的浓度云图;

下图展示了仿真计算得出的31s、40s、50s、60s、70s时刻的氯气浓度分布的预测结果:

本案例是将环境仿真技术应用于模拟化学污染物在复杂建筑环境下的大气扩散，模拟结果表示CFD能够准确地模拟出大分子量重气云团在复杂结构间的扩散运动。因此，CFD有能力预测不同气象风向条件下流体扩散的范围，可以用于对城市区域内化学品泄漏后的扩散进行预测。并且，对于不同气象条件、不同泄漏位置、不同城市结构，CFD能够进行快速、准确的分析，以制定相关的紧急响应策略。

空间气流组织模拟用于解决以下几类工程问题

空间组织设计：

通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调效果，借助CFD可以预测仿真其中的空气分布详细情况，从而指导设计。

建筑环境分析：

采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境，通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指导建筑内的自然通风设计等。

设备性能研究：

通过CFD模拟计算工程的许多设备，如风机、蓄冰槽、空调器等设备内部的流体流动情况，可以研究设备性能，从而改进其更好地工作，降低建筑能耗，节省运行费用。

空间气流组织模拟/污染物扩散

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