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Thunderhead Engineering PyroSim 是一款用于消防模拟的软件,适用于FDS version 5和SMV(Smokeview)。PyroSim的图形用户界面可以作为消防动态仿真器(FDS)。PyroSim被用来建立消防模拟,并对火灾中烟气的运动、温度和毒气浓度进行准确预测分析。该软件可以建立模型,导入FDS软件。该软件最新版本中已经集成了FDS求解器。注:FDS是NIST开发的基于大涡模拟的燃烧计算求解器。
本实例计算酒精炉燃烧,在Pyrosim中,模拟燃烧主要有两种方式:(1)采用热释放率(Heat Release Ratio,HRR)模拟燃烧过程;(2)求解详细化学反应动力学。本例采用热释放率来近似描述燃烧过程。
Pyrosim的建模过程非常简单,网格采用全六边形的有限差分网格。
1、本教程的主要内容
通过本实例,主要熟悉以下内容:(1)创建一个燃烧火焰;(2)添加热电偶;(3)添加切平面;(4)运用smokeview查看3D结果;(5)运用pyrosim查看2D结果。
2、采用SI单位制
启动Pyrosim后,选取菜单【View】>【Units】>【SI】采用国际单位制。如下图所示。
3、创建计算域
选择菜单【Model】>【Meshes】打开Edit Meshes对话框。如下图所示。
点击图中的New按钮,采用默认的计算域名称新建计算域。如下图所示,设置计算域大小X[-1,1],Y[-1,1],Z[0,3],设置x方向网格数15,Y方向网格数15,Z方向网格数为24
4、编辑表面
这里定义一个燃烧表面。Pyrosim与一般的CFD软件不同,它的边界定义中,物理条件定义与几何定义是分离的。这里先定义物理条件。
点击菜单【Model】>【Edit Surfaces…】打开Edit Surfaces对话框,如下图所示。
点击【New…】按钮新建surface。如下图所示,采用默认名称,设置Surface type为Burner。
点击OK后在新的对话框中进行如下图所示设置。设置Heat Release Rate Per Area为500kW/m2。
5、设置火焰入口
选择菜单【Model】>【new Vent…】打开Vent Properties对话框,如下图所示设置。注意Surface选择上一步创建的surface01。
切换至Geometry标签页,设置vent的几何位置,如下图所示。
6、创建通风口
采用相同的步骤,创建另一个通风口,如下图所示。
7、创建热电偶
选择菜单【Devices】>【new Thermocouple…】打开Thermocouple对话框,设置热电偶的位置,如下图所示。
8、创建slice
点击菜单【Output】>【slices】打开编辑框,进行如图所示编辑。
9、求解计算
点击菜单【FDS】>【run fds】进行求解计算。
求解完毕后,自动开启smokeview进行后处理。
10、后处理结果
在smokeviwe上点击右键,如下图所示选择,可以查看烟气流动动画。
如下图所示选择,可查看切面上温度分布动画。
动画某时刻截图如下图所示。
选择Pyrosim菜单【FDS】>【Plot Time History result】,在弹出的对话框中可以选择结果数据。如下图所示为选择热电偶数据的计算结果。此图显示了热电偶位置温度随时间变化曲线。
至此,实例结束。