Анализ вентиляции: принудительные, смешанные и естественные методы контроля аэрозолей

https://www.mr-cfd.com/shop/ventilati... CFD-моделирование распространения вирусов в офисе: сравнение 3 стратегий вентиляции | ANSYS Fluent Как ваша система вентиляции в офисе влияет на распространение вирусов, передающихся воздушно-капельным путем? В этом CFD-моделировании мы исследуем закономерности воздушных потоков и распространение инфекции при трех распространенных стратегиях вентиляции: естественная вентиляция (открытые окна), принудительная вентиляция (фанкойлы) и смешанная вентиляция (сочетание обоих вариантов). Используя ANSYS Fluent, мы смоделировали сценарий, в котором 3 инфицированных сотрудника выделяют содержащие вирус аэрозоли при кашле, отслеживаемые с помощью дискретной фазовой модели (DPM), а турбулентность моделируется с помощью реализуемой k-эпсилон модели. Вентиляторы охлаждения подают воздух температурой 15°C с четырех направлений, а потолочные светильники моделируются при их фактической рабочей температуре (200°C) для учета реалистичных тепловых эффектов на воздушный поток. Перед запуском полной модели офиса мы проверили наш подход на основе известного экспериментального исследования (Chen et al.) с использованием небольшой модели помещения, а затем провели исследование независимости от сетки — отслеживая массу аэрозоля в области во времени при трех плотностях сетки, чтобы определить оптимальный баланс между точностью и вычислительными затратами. Основные выводы: Естественная вентиляция быстрее всего удаляет аэрозоли благодаря интенсивному воздухообмену с наружным воздухом, но может сделать помещение некомфортно теплым (достигая 305 К / ~32°C при высокой температуре наружного воздуха). Принудительная вентиляция поддерживает более низкую и комфортную температуру в помещении (297,5 К), но внутренняя рециркуляция воздуха означает, что аэрозоли задерживаются дольше. Смешанная вентиляция представляет собой компромиссное решение — умеренную температуру (300,2 К) с достаточно эффективным удалением аэрозолей, благодаря как притоку свежего воздуха, так и движению воздуха внутри помещения. Мы также протестировали сценарий с более низкой температурой наружного воздуха (12°C), что соответствующим образом изменило температуру внутри помещения (286,7 К естественная, 296,4 К принудительная, 292,3 К смешанная), сохранив при этом общие тенденции рассеивания аэрозолей — это подчеркивает, насколько сильно условия наружного воздуха влияют на тепловой комфорт в помещении, даже при неизменной стратегии вентиляции. Вывод: Естественная вентиляция обеспечивает наилучшее рассеивание аэрозолей, принудительная вентиляция — наилучший комфорт, а смешанная вентиляция — практичный баланс, с возможностью дальнейшей оптимизации (регулируемая скорость вентилятора, интеллектуальное управление окнами или фильтрация воздуха) для одновременного улучшения качества воздуха и комфорта. Моделирование выполнено в ANSYS Fluent | Дискретно-фазовая модель (DPM) | Реализуемая k-эпсилон модель турбулентности Полная техническая информация, геометрия, файлы сетки и обучающее видео доступны на нашем веб-сайте.