- 1.png (23.52 КБ) 9085 просмотров
Сначала немного теории и выдержки из руководства FDS. При расчете давления FDS выделяет два компонента – «фоновое» давление и «возмущение». Фоновое давление – это обычно гидростатическое давление, а возмущение – индуцируемое потоком пространственно разрешаемое возмущение. Зоны позволяют выделить отдельные замкнутые объемы, для которых «фоновое» давление будет рассчитываться отдельно.
Стало понятнее? Наверное, не очень
Давайте разбираться на примерах. Рассмотрим небольшой домен – коридор и два помещения. Одно помещение связано с коридором открытым проемом, другое – наглухо закрыто. В закрытом помещении расположен источник горения (файл z1.psm). Что должно произойти с давлением при запуске расчета? Очевидно, в закрытом помещении оно должно повыситься из-за повышения температуры и выделении газов при горении, в коридоре и втором помещении оно не должно измениться. Но что мы наблюдаем в расчете?
- 2.png (16.73 КБ) 9085 просмотров
Зоны давления должны быть замкнутыми, со всех сторон ограниченными препятствиями или твердыми границами сетки, не иметь открытых проемов и связи с атмосферой на момент начала моделирования.
В модели всегда присутствует хотя бы одна зона – окружающая среда (Зона_0). Если в модели есть связь с атмосферой (вентиляционные отверстия с поверхностью OPEN), то и вся модель также относится к Зоне_0.
В нашем случае нам необходимо создать две зоны: закрытое помещение и остальной домен. Зону в помещении создать легко: зона прямоугольная и помещение прямоугольное, но что делать с непрямоугольный коридором? Все просто: FDS автоматически расширит зону так, чтобы она была ограничена твердыми поверхностями. Поэтому мы просто создаем зону в части коридора, и она сама распространится на остальной коридор и второе помещение (поскольку оно связано с коридором открытым проемом). (файл z2.psm)
- 3.png (51.11 КБ) 9085 просмотров
- 4.png (17.7 КБ) 9085 просмотров
Таким образом, приходим к выводу, что зоны необходимо использовать, если у нас есть отдельные замкнутые объемы, в которых возможна большая разница давления.
Зоны могут быть связаны между собой различным образом.
Во-первых, возможно создание обычных проемов в стенах или открытых вентиляционных отверстий. Зона должна быть замкнутой только в первоначальный момент времени, в процессе расчета зоны могут «объединяться».
Дополним пример дверью из закрытого помещения в коридор, которая откроется через 20 секунд после начала расчета, а также создадим «наружную» дверь – вентиляционное отверстие с поверхностью OPEN, которая будет прикрыта препятствием и «откроется» через 40 секунд после начала расчета. (файл z3.psm)
- 5.png (139.14 КБ) 9085 просмотров
Посмотрим давление в разные моменты времени.
15 секунд (все двери закрыты, давление повышается в помещении, а в коридоре остается прежним):
- 6.png (30.31 КБ) 9085 просмотров
25 секунд (открылась дверь в помещение и давление между помещением и коридором выровнялось)
- 7.png (29.77 КБ) 9085 просмотров
45 секунд (открылась дверь на улицу и давление выровнялось с окружающей средой):
- 8.png (32.31 КБ) 9085 просмотров
На датчике давления все еще нагляднее:
- 9.png (29.07 КБ) 9085 просмотров
Во-вторых, можно задать «протечки» между зонами давления.
В реальности, за редким исключением, помещения и здания негерметичны - есть микроскопические протечки через двери, стены, окна, перекрытия. Впрямую такие протечки не смоделировать, так как они намного меньше ячеек сетки. Часто мы задаем такие протечки «суммарно» - создавая вентиляционные отверстия со свойством OPEN - например, считая дверь на улицу открытой или просто создавая «фиктивный» проем для сброса давления. Но иногда такой двери в модели нет (например, все двери оборудованы доводчиками, и вроде бы никак не должны быть открытыми), а в некоторых случаях значительный поток воздуха через такое отверстие может привести к численной нестабильности и прерыванию расчета.
Хорошим способом «сброса давления» будет задать протечку между зонами. Для этого нужно:
1. В разделе «Зоны» задать площадь протечки между зонами.
- 10.png (53.51 КБ) 9085 просмотров
- 11.png (43.56 КБ) 9085 просмотров
- 12.png (39.88 КБ) 9085 просмотров
Наблюдаем за давлением (файл z4.psm):
- 13.png (64.86 КБ) 9085 просмотров
Таким образом, зоны можно использовать, если нужно обеспечить негерметичность модели, не создавая при этом открытых проемов на сетке.
Возникает вопрос, какую же площадь задать. Протечка должна быть такой, чтобы горение не создавало нереальных перепадов давления в помещении и здании, несколько десятков паскалей - максимум.
Протечки между зонами используются именно для сброса давления, и не передают температуру (считается, что горячий воздух, проходя сквозь холодные стены, остывает до их температуры), не учитывают влияния ветра и образования тяги.
Чтобы смоделировать прохождение дыма через небольшие (меньше ячейки сетки) щели, нужно использовать систему HVAC.
Рассмотрим файл z5.psm – в нем две зоны, для помещения пожара и для остального объема. Пусть мы хотим смоделировать, что из-за пожара в двери появились небольшие щели, через которые в коридор выходит дым. То есть нам нужно создать «протечку» между зонами, но локальную.
Создадим два вентиляционных отверстия с поверхностью HVAC – внутри помещения и снаружи помещения. Для каждого отверстия создадим узел HVAC и соединим их воздуховодом.
Площадь протечки – это площадь воздуховода. В данном примере задан воздуховод диаметром 0,3 м, то есть площадью 0,07 м3. Если считать, что щель пойдет по всему периметру двери (ширина двери 1 метр, высота 2 метра – периметр 6 метров), то ширина щели составит около 1 сантиметра. Если смоделировать такую щель «впрямую», на сетке – то расчет займет недели. Система HVAC позволяет легко работать с объектами подсеточного масштаба.
- 14.png (174.62 КБ) 9085 просмотров
- 15.png (54.76 КБ) 9085 просмотров
1. Зоны давления нужно использовать для корректного расчета давления в помещениях, отделенных глухими стенами, не содержащих связи с атмосферой.
2. Зоны давления нужно использовать, если нужно учесть негерметичность здания, создавая не «суммарные» вентиляционные отверстия для связи с атмосферой, а более реальные неплотности стен.
3. Для моделирования локальных протечек, например, щелей в дверях, через которые может поступать дым или задувать ветер, нужно использовать систему HVAC.
Видео-урок можно посмотреть по ссылке: https://youtu.be/CaatnfCsUSI
Файлы примеров можно скачать: