Proudění vzduchu z navržených tkaninových vyústek v hale konferenčního centra O2 arény
perex
Zadání projektu
Simulovat proudění vzduchu z navržených tkaninových vyústek v hale konferenčního centra O2 arény pro stav chlazení:
dT = 10 K
ti = 26 °C
tp = 16 °C
vnější zisky = 46 kW
480 osob = 36 kW
osvětlení = 10 kW
AV technika = 4 kW
a pro stav topení:
dT = 6 K
ti = 21 °C
tp = 27 °C
Tepelné ztráty = 26 kW
Umístění konferenčního centra v hale O2 arény
Půdorys konferenčního centra v hale O2 arény
Navržené vyústky se sekvenční perforací nasměrované tečně dle zaoblení střechy.
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:
Výsledky
Výsledky 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.
Využívaný software
ANSYS Fluent
Program ANSYS Fluent je nástroj pro 2D/3D počítačovou simulaci proudění (CFD). Jeho charakteristickým rysem je jeho…
ANSYS Meshing
ANSYS Meshing je program vhodný pro vytváření hybridních výpočetních sítí pro 2D a 3D geometrie. Pro CFD simulace jsou…
ANSYS CFD-Post
Program ANSYS CFD-Post je univerzální nástroj pro zpracování výstupů z CFD řešičů, který poskytuje vše potřebné pro…
ANSYS DesignModeler
ANSYS DesignModeler je program určený pro tvorbu a úpravu 2D a 3D geometrií pro CFD a FEA analýzy.
ANSYS Workbench
Nástroj ANSYS Workbench je prostředí, které seskupuje celé spektrum simulačních programů ANSYS a je zdarma pro všechny…
Jak hodnotí řešení náš klient
Většinu řešených případů proudění z našich vyústek řešíme řezem určité části objektu. Pokud se objeví podobný požadavek na zobrazení 3D animace, je nutné prostor s vyústkami vymodelovat celý. Práce v Design Modeleru je v tomto ohledu dostačující. Pro naše potřeby je v tomto ohledu dostačující i program WB Meshing, který umí na dobře nastaveném auto meshingu vytvořit kvalitní objemovou tetra síť, kterou lze následně ve Fluentu převést na úspornější polyhedra síť. V některých případech se stane, že je nutné použít k simulaci geometrii dodanou zákazníkem, jde o speciální složité případy, a v tomto případě (ale i v jiných případech) nám je velmi nápomocna technická podpora společnosti TechSoft Engineering, kdy společnou kooperací v programu Fluent Meshing získáme potřebnou kvalitní povrchovou a následně objemovou síť, jenž je základem úspěšné CFD simulace.
Společnost TechSoft Engineering je dobrým partnerem na poli CFD simulací a těšíme se z další budoucí spolupráce.
Další případové studie
Nosná struktura vozidel TATRA
Rychlé a efektivní použití moderního numerického systému ANSYS umožňuje velmi rychle reagovat na potřeby zákazníků a…
Simulace experimentů modelujících roztavenou aktivní zónu ve dně tlakové nádoby jaderného reaktoru
Zadržení roztavené aktivní zóny ve dně nádoby tlakovodního jaderného reaktoru (IVR, In-Vessel Retention) je jedna z…
Proudění vzduchu v brzdovém posilovači
Na základě známých vlastností sériových posilovačů byly vybrány dva reprezentativní vzorky s různým vnitřním…
Modelování stolku Mahle 94400 se středovým topením
Připravit model výhřevu rotujících vřeten na rotačním stolku Mahle 94400 se středovým topením, analyzovat teploty v…