איכות האוויר הפנימי הפכה לעדיפות בריאות הציבור קריטית, במיוחד כשרבים מבלים את רוב הזמן בתוך בתים, משרדים, בתי ספר ומתקני בריאות.מערכות טיהור אוויר הן הגנה מקדימה נגד זיהום אוויר, כולל חומרים חלקיקים, אופטימיזציה של תרכובות אורגניות מורכבות (VOC), Allergens ו- Pathogens יקרים, עם זאת, יעילות המערכות האלה תלויה במידה רבה בעיצוב האוויר שלהם, סימולציה של שיטות אלקטרו-אוויריות גבוהות (FAND) ו-FDLCDV מורכבות, במיוחד, שיפור סימולציה של חומרים גמישים (VOC) באמצעות סימולציה גבוהה, סימולציה).

חשיבותו של CFD בעיצוב של חיל האוויר

מטיפים אוויריים מסתמכים על העברת אוויר באמצעות מדיה מסנן או סדרה של שלבים טיפול (למשל, HEPA, פחמן פעיל, UV-C, או משקעים אלקטרוסטטיים) הביצועים של כל שלב קשור באופן אינטימי להתפלגות זרימת האוויר.ללא תכנון קפדני, אוויר עשוי לעקוף את הפילטר או ליצור אזורי תצוגה לחלוטין או ליצור מזהמים שבהם דגמי CFD מאפשר מהנדסי ראייה אלה כדי לאפשר ניתוח זמני קצר יותר.

כיצד ANSYS Fluent Simulates Airflow ו- Contaminant Transport

Fluent הוא מפתר כללי של CFD שנבנה על שיטת נפח סופי.עבור סימולציות טיהור אוויר, מהנדסים בדרך כלל להגדיר ניתוח משותף של השלב הנוזלי המתמשך (אוויר) ואת השלב המפוזר (חלקיקים או טיפות) התוכנה פותרת את משוואות Navier-Stokes עבור מסה, מומנטום, שימור אנרגיה, בעוד מודלים סוערים ללכוד את החיזוי chaotic, קרינת מתכת מדויקת של תאים רדיואקטיביים של תאים קריטיים של תאים אחוריים.

אפשרויות ל-Tronbulence Modeling

(הופנה מהדף סימולציות לטיהור אוויר) כוללות את הסטנדרט (FLT:0k-epsilonFLT:1 מודל, אשר הוא חזק עבור מספר גבוה של מספר גבוה של זרימה; ה-FLT:2k-omega SSTFLT 3, אשר משמש לעתים קרובות יותר חומרים גמישים (Ralphed) של דגם SSTFlastiFalflow (Ric) אך לעתים קרובות יותר ל-Folddialflow) של דגם של LT5 (Ricial) של LTDIS) של LTDIRSTFlastic Retens) של LTDIRSTFlastal Retens (Ratedance) של LTDIRSTFlastal Retens) של LTDILDLSTFlastal Retens (Ratedance) של LTDILDLRESTFlastal) של LTDILDLSTFlastal:

Particle Transport and Filtration Modeling

(הסרה המאגדת, ANSYS Proent כוללת מודל של FLT:0) חלקיקים מצטברים (DPM) מ-DPM) מ-DPM) אשר עוקב אחר חלקיקים בודדים (או חבילות של חלקיקים) דרך שדה זרימה, משתמשים יכולים להגדיר גדלים חלקיקים (מ-Dexcialus to coarse), צפיפות, גורם צורה, ותנאי ההזרקה.

צעדים מרכזיים בניתוח CFD עבור Air Purifiers

מחקר קפדני של מערכת טיהור אווירי עוקב אחר זרימת עבודה שיטתית, מיצירת גאומטריה ועד מיצוי מדדי ביצועים.כל שלב דורש תשומת לב זהירה כדי להבטיח תוצאות אמינות שיכולות ליידע החלטות עיצוב.

יצירת גאומטריה וסימולציות

הצעד הראשון הוא ליצור מודל FLT:0 (3D CAD ModelFLT) 1 של מנקה האוויר, כולל דיור, מאוורר, אלמנטים מסנן, אינלטים ויציאה, וכל נביחות פנימיות או ערוצים.בהתאם ליעדי הסימולציה, כמה פרטים יכולים להיות פשוטים - למשל, תוך התעלמות מהגלמטריה המדויקת של להב מעריצים ובמקום זאת באמצעות שימוש בפנטגון עם לחץ אווירי, אשר חייב להיות פועל בדיוק בתוך ה- CPTSiCent, כדי הפעלתוריד (מסלולארי) של ה-Ci) בתוך ה-CRECDCent, כלומר, כלומר, כלומר, בתוך ה-CRECRECRECREFICEROL.

דור ואיכות

(ה) מבדיל את התחום הנוזלי לנפח שליטה דיסקרטי שבו המשוואות השולטות נפתרות.היש חייב להיות בסדר מספיק כדי ללכוד תכונות זרימה חשובות - כגון שכבות, אזורי הפרדה ושכבות הגבול ליד קירות - אבל coarse מספיק כדי לשמור עלות חישובית פחות מ- 4, 000 מילימטרים, 000 רזולוציה נמוכה יותר מ- 10.

תנאים חמורים והגדרות Solver

ברגע שאפר מתאים מוכן, הסימולציה מוגדרת בתנאי גבול. הגדרות נפוצות כוללות:

  • (FLT:0) Inlet:cioFLT:1 מהירות אינלט או זרם המוני, המציין את קצב זרימת האוויר הנפח (למשל, 200 CFM) לעתים קרובות נמדד ניסיוני.
  • (FLT:0Outlet: FigFLT:1) לחץ על שקע בלחץ אטמוספירי (ג'וג'ו 0 פא) תנאי הגבה עשויים להיות נדרשים אם יש צורך בתיקון.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0)Fan:BuildFLT:1) מודל מצב גבול המעריצים באמצעות עקומת הקפיצה המוגדרת של לחץ המשתמש ( ⁇ P לעומת קצב זרימה) או כמסגרת הפניה נעה (MRF) עבור אוהדים אקסקליים.
  • (ב) ויקרא: ויקרא י"א): "לא יראת רוח" (במדבר כ"ד) או "לא ירא" (ב) אם יש צורך במתן חום.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הגדרות Solver כוללות בחירת המפתור מבוסס הלחץ (ההגדרה לזרמים בלתי ניתנים לדיכוי), בחירת מודל לזעזוע (למשל, k-omega SST), והגדרת קריטריונים ההתכנסות (בדרך כלל שאריות מתחת 1e-4 עבור רצף וסימולציות טרנסנדנטליות משמשות כדי ללמוד את האבולוציה של ריכוז contaminant לאורך זמן, בעוד סימולציה יציבה מספיק עבור הערכת זמן ואפקטים שדה זרימה).

פוסט-Processing andפרשנות

לאחר הסימולציות מתאחדות, מהנדסים מעריכים תוצאות באמצעות מכלול הכלים המובנים של ANSYS או הכלים ייעודיים כמו CFD-Post או ParaView. תפוקה מרכזית כוללת:

  • (ב) ⁇ :0) וקטורים וקטורים של ההרחבה:1 כדי לדמיין את דפוסי זרימת האוויר, לזהות אזורי מת, ולהבטיח זרימה אחידה מעבר לסנן.
  • (ב) ,0) ,2002 ,(ה) ,(ה) על פני הפילטר והמערכת הכללית; ירידה מופרזת מפחיתה את היעילות ומגדילה את כוח המעריצים.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) יעילות הפחתת ה-II כתפקוד של גודל חלקיקים - קריטי להשוואה נגד תקני HEPA (>99.97% ב 0.3 מיקרומטר).
  • (FLT:0) שינויים אוויריים בשעה (ACH)FIRLT:1 עבור מודלים בקנה מידה חדרים, מדד מפתח לשליטה בזיהום.

מהנדסים מתרבים על העיצוב על ידי שינוי גיאומטריה (למשל, הוספת ואנסים, שינוי צורה מסנן, התאמת מיקום המעריצים) ושיקום הסימולציה עד שמטרות נפגשות.

היתרונות של CFD Modeling עבור Air Purifiers

אימוץ של CFD בתהליך העיצוב מניב יתרונות משמעותיים על פני גישות ניסיוניות בלבד:

  • (FLT:0)העברה פיזית של ה-FLT: 1) בדיקות מסורתיות דורשות בנייה ומדידה עשרות קריטריונים. CFD יכול להעריך מאות אבטיפוס וירטואליים, לחסוך בעלויות חומריות ועבודה.
  • (FLT:0)Faster Time to-market:cioFLT:1) ניתוח CFD מלא עבור תצורה יחידה ניתן לבצע בשעות עד כמה ימים, לעומת שבועות עבור אבטיפוס פיזי ומבחן.
  • (FLT:0) תובנות מפורטות: FLT:1 CFD מספק נתונים תלת-ממדיים, שדה מלא כי הוא בלתי אפשרי להשיג ממדכאות נקודה.מהנדסים רואים בדיוק היכן מתרחשת הפרדה זרימה או היכן ריכוז חלקיקים הוא הגבוה ביותר.
  • (FLT:0) אופטימיזציה תחת מגבלות מרובות: מעצבי LT:1 יכולים לייעל במקביל לירידה בלחץ, יעילות איסוף, רעש (באמצעות תחזיות צליל מושרה זרימה), צריכת אנרגיה.
  • (FLT:0) בטיחות וקנה מידה: FLT:1 CFD יכול לדמות contaminants מסוכנים (למשל, מחסנים של וירוסים, סוכנים כימיים) ללא סיכון לאדם, וניתן לפלסם שטחים גדולים כמו בתי חולים, שדות תעופה או מפעלים.

תוצאות חיפוש ויישומים אמיתיים

מחקרים רבים בספרות מראים את יעילותו של ANSYS פלונט לניתוח טיהור אווירי.לדוגמה, חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה סימולים ניקוי אוויר נייד כדי להבין כיצד עמדות מעריצים שונות משפיעות על קצב המסירה הנקי (CADR) באמצעות מודל של שפעתent, אך מצאו כי הצבתם של מודולים חשמליים ב-DValstrating (DR) הפחתת יעילות של מערכת הגנה על ידי ספקטרום של תאים: LTDR)

אתגרים ומגבלות

למרות כוחו, CFD אינו פנאצה. מהנדסים חייבים להיות מודעים לכמה אתגרים:

  • (FLT:0) עלויות חישוביות: FLT:1 סימולציות נאמנות גבוהה (שכבות, מעקב חלקיקים עם מספר גדול של חלקיקים, ריצה טרנספורמטית) דורשות משאבים משמעותיים HPC. חברות קטנות עשויות לדרוש מחשוב ענן או להפחית את נאמנות המודל.
  • (FLT:0) אי הוודאות המנבאת: 1FLT:1 Turbulence ומודלים של חלקיק מכילים קבועים אמפיריים אשר עשויים לא להיות מדויקים עבור כל משטרי זרימת הדם.אימות עם נתונים ניסיוניים נשאר חיוני.
  • (FLT:0)Geometry ו- mesh תלות: ההרחבה של 1 (למשל, התעלמות מגיאומטריה גרילה, פרטי להב מעריצים) יכולה להחמיץ תכונות זרימה חשובות.איכות Mesh חייב להיות מנוהל בקפידה; משתמש לא מיומן יכול לייצר תוצאות סבירות אך לא נכונות.
  • מורכבות:0 (Multiphysics המורכבות:FLT:1) כמה טכנולוגיות טיהור כרוכות אלקטרוסטטיטיס, קרינת UV או תגובות קטליטיות. בעוד פלורנט יכול זוג עם פותרים אחרים (למשל, MHD, קרינה), סימולציות חד-זוגיות כאלה מורכבות ונטו לבעיות יציבות.
  • (FLT:0) התערבות של תוצאות:FLT:1 תפוקה CFD הם עצומים; הפקת שינויים עיצוביים הניתנים לפעולה דורש ניסיון וידע דומיין. ירידה בלחץ גבוה עלולה להיות מפורצת כבעיה כאשר זה יכול להיות נחוץ עבור לכידת חלקיקים.

כיוונים עתידיים

האבולוציה של CFD עבור טיהור אווירי פונה לכיוון שילוב גדול יותר ואוטומציה.אזור מבטיח אחד הוא לכידת:0 (מכונה למידה בקנה מידה אופטימיזציה של FLT:1, שבו מודלים חלופיים מאומן על נתונים CFD במהירות ביצועים עבור גיאוגרפיה חדשה שרירנים.מגמה נוספת היא הפיכה של CLTD עם בניית כלי סימולציה אנרגיה (למשל, אנרגיה) כדי אופטימיזציה של פיתוח מהיר של מערכות אופטימיזציה של צינורות פחמן-FD נמוכה יותר לשימוש בו-FD.

מסקנה

מודלים של CFD עם פיזור:0ANSYS FluentveFLT:1 , הפך כלי חיוני לניתוח ועיצוב של מערכות טיהור אוויר יעיל. על ידי מתן מהנדסים כדי לדמות את זרימת האוויר, לעקוב אחר contaminants, והערכה ביצועים סינון בסביבה וירטואלית, הגישה מפחיתה באופן דרסטי את זמן הפיתוח ועלות תוך מתן תובנה פיזית עמוקה יותר מבחירת הסטיות הנכון כדי נוסחאות מודלים תעשייתיים, אבל יעיל יותר של אנרגיה מתקדמת, כמו גם שיטות עבודה מהירה יותר, כמו גם שיטות עבודה.