Ngày 13 tháng 05 năm 2014

Kỹ sư mô hình dòng luồng khí trong môi trường với phần mềm tính toán động lực lưu chất CFD

Nhưng hầu hết các nhà thiết kế lực mô hình CFD  phải tự lập bản đồ chia lưới để xác định điều kiện biên trong môi trường này.
Người dung có thể đoán được nơi mà cần tinh chỉnh lại lưới và giả định lại các mắt lưới sẽ cung cấp kết quả tương đối chính xác. Điều đó có nghĩa là không bao giờ có hai mắt lưới giống nhau, do đó không có hai kết quả là như nhau. Nó cũng làm cho nó khó mà dự đoán khu vực dòng chảy trong môi trường phức tạp với các thành phần chuyển động.


Aircraft cabin geometry is complicated and contains many parts. ECS air supplies and returns also subject the cabin to jets that circulate air primarily through above-seat nozzles



Do vậy, những kỹ sư phần mềm tại Convergent Science Inc., Middleton, Wis.,  các nhà nghiên cứu đã đơn giản hóa và các nhà thiết kế  mô hình động lưu chất bởi các nhà phát triển Converge. Phần mềm sẽ tự động tạo ra các mắt lưới để người sử dụng có thể dành nhiều thời gian để phân tích mô phỏng.
Phần mềm này có thể sớm giúp các kỹ sư tang hiệu quả cho việc làm mát các cabin, hệ thống sưởi, và hệ thống lọc trên máy bay thương mại. Một hệ thống môi trường kiểm soát tốt (ECS) có thể tang hành khách thoải mái và giảm thiểu sự lây lan của mầm bệnh trong không khí.


This geometric model for a pathogen-dispersion study includes a domain with several rows of seats, a walking passenger, and ECS jets and returns. Symmetry reduces overall cell count


Thực hiện phân tích CFD, người sử dụng nhập vào file STL  cả hai là cabin và hành khách. Sau đó họ xác định điều kiện biên với các chi tiết về di chuyển hành khách và làm thế nào ECS kiểm soát khí hậu trên mỗi miệng vòi phun ra trên chỗ đẩy không khí về cabin. Khi máy tính chạy các tính toán để giải quyết các mô hình, phần mềm làm cho các mắt lưới mới với mỗi bước thời gian, làm cho các trường hợp di chuyển điểm đơn giản như các phân tích các trường hợp tĩnh.


         

Người dùng cũng có thể chỉ định vô hướng cho phần mềm để giải quyết-dòng trong mô hình động, cho phép người dùng hình dung như thế nào là dòng chảy thụ động tương tác với dòng hoạt động
Cho các mô hình cabin của máy bay, phần mềm theo dõi hai hướng thụ động vô hướng: Một thì biểu diễn cho thấy luồng không khí thở ra từ khách hàng và ECS khác  cho thấy luồng không khí thở từ một khách hành có khả năng lây nhiễm.

A close-up of the passenger geometry shows how an exhalation spreads when a person walks at 2 m/sec. The mouth area is a separate boundary defined as an inlet that can introduce airborne contaminants

Kết quả chính xác dựa trên độ phân giải đủ lưới, nhưng miền một cabin máy bay là quá lớn để lưới mịn ở khắp nơi. Vì vậy, các phần mềm bổ sung thêm lưới vào các yếu tố  khi nơi nào cần thiết. để xác định độ mịn cao quan trọng hơn hình dạng trong mô hình, người dùng sử dụng một công cụ  điều kiện biên- nhúng. Một công cụ, thích ứng lưới sàng lọc, bổ sung thêm các tế bào nhiều hơn trong thời gian chạy mỗi bước bất cứ thời gian nào nó phát hiện trường thời gian biến gradients lớn. Nhằm thối đa hóa mô hình chính xác đồng thời giảm thiểu thời gian chạy. trong trường hợp mô hình cabin máy bay, phần mềm áp dụng thích nghi lưới tinh tế xung quanh các máy bay phản lực ECS và hơi thở của hành khách đến một số lượng tế bào tối đa 7 triệu.


Moving-passenger geometry: This simulation is refined by adaptive mesh refinement and embedding. The software adds more detail to the model of the moving passenger (with boundary embedding), as well as areas such as nozzles with large flow gradients (using adaptive mesh refinement).

Lược dịch, theo machinedesign