PŘÍHODA s. r. o.

Výpočet proudění vzduchu z navržených tkaninových vyústek v hale konferenčního centra O2 arény.

Zadání projektu

Simulovat proudění vzduchu z navržených tkaninových vyústek v hale konferenčního centra O2 arény pro stav chlazení:

dT = 10 K
t_i = 26 °C
t_p = 16 °C
vnější zisky = 46 kW
480 osob = 36 kW
osvětlení = 10 kW
AV technika = 4 kW

a pro stav topení:
dT = 6 K
t_i = 21 °C
t_p = 27 °C
Tepelné ztráty = 26 kW

Náčrt řešení distribuce vyústek

Perforované otvory v 5 řadách na každé straně mají průměr 10 mm a jsou řazeny vedle sebe v sekvencích dlouhých 800 mm a mezi každou sekvencí je mezera 870 mm. Průtok vzduchu každou vyústkou je 14000 m³/h při vstupním statickém tlaku 100 Pa.

Cílem je tedy zobrazení navržené distribuce vzduchu bez její optimalizace k proudění v prostoru.

Řešení

Vytvoření modelu – síť z polyhedra buněk

Náhled na povrchovou síť se skrytými stěnami

Kvalita objemové sítě se pohybuje u Ortogonality kolem 0,3 a Skewness okolo 0,9.

Perforace je zjednodušena na štěrbiny. Toto řešení si můžeme dovolit, protože známe reálné výstupní rychlosti od vyústky do vzdálenosti např. 1 – 2 metrů, při simulaci tedy sledujeme chování proudu na začátku vyústky, dále už je proud vzduchu spojený a chová se přibližně stejně.

Nastavení řešiče:

• Pressure based
• Steady
• Gravity -9,81 m/s^-2 v Y

Model:

• Energy on
• K-epsilon
• Reliazable
• Konstanty defaultní

Materials:

• Air – density – ideal gas
• stěny defaultní

Boundaries:

• Inlet – mass flow inlet – vzduch jde do prostoru z ploch štěrbin, výstupní rychlosti jsou kontrolované výpočtem v excelu, v případě nevyhovující rychlosti v určité vzdálenosti dle reálných dat se upraví geometrie a znovu napočítá řešení. Turbulence defaultní nastavení.
• Walls – jelikož není zadán konkrétně tok energií, je použit heat flux k odebrání nebo dodání energie, zvlášť se nastavuje tok pro podlahu, strop a stěny a musí to přibližně odpovídat stavu v létě a zimě.
• People – nastaven zadaný výkon v podobě funkce heat flux
• Outlet – pressure outlet – na backflow total temperature je použita výpočtová teplota místnosti pro konkrétní stav

Další nastavení řešení:

Courantovo číslo nastaveno níže pro hladší průběh výpočtu, pokud i to nestačí, pouštím funkci Pseudo Transient. Ta se hodí především k rozběhnutí výpočtů s velkými výkony a rozdíly teplot.

Výsledky

Rychlostní pole v různých rovinách pro chlazení dT = 10 K	Teplotní pole v různých rovinách pro chlazení dT = 10 K
Rychlostní pole v různých rovinách pro topení dT = 6 K	Teplotní pole v různých rovinách pro topení dT = 6 K

Rychlosti proudění v pobytové oblasti dosahují vyšších hodnot, než je běžně požadováno (do 0,2 m/s). Z našich zkušeností víme, že při chladícím výkonu větším jak 500 W/metr vyústky jsou rychlosti do 0,2 m/s hůře dosažitelné. Výkon v tomto případě činí 2,5 kW/metr vyústky, nutno však podotknout, že se jedná o provoz při maximální tepelné zátěži, zatímco v průběhu roku bude většinou stav s menším rozdílem teplot a bližší izotermnímu proudění s menšími rychlostmi.