喷嚏颗粒室内传播模拟分析

喷嚏颗粒室内传播模拟分析

当一名身患感冒的人咳嗽或打喷嚏时,如果没有采用有效地防护措施，病毒就会随着飞沫四散传播，特备是在室内空调系统的作用下，会造成周边其他人员感染病毒。

通过CFD模拟计算，可以揭示流感病毒颗粒在室内的播方式，分析哪些位置的人群更容易受到感染。

　　FLUENT通过自带的DPM模型可以完成这一问题的仿真分析。

　　DPM模型可以用来模拟流场中的离散相，它的特点是使用方便，模拟思路消晰，计算中可以对颗粒运动轨迹进行跟踪，结果直观。

FLUENT提供了如下的离散相模型选项：

1.使用Lagrangian坐标下的公式计算颗粒的轨迹。这些公式涉及了稳态及非稳态条件下离散相的惯性力、曳力和重力。

2.连续相中的漩涡对于离散相扩散产生的扰动进行预测。

3.离散相的加热与冷却。

4.液滴的蒸发和沸腾。

5.提供对颗粒燃烧的模拟，可以通过对挥发份析出和焦炭燃烧来模拟煤粉的燃烧。

6.可以选择是否进行连续相与离散相的耦合计算。

7.液滴的破碎与合并。

这些模型时的可以用来对许多种离散相的问题进行模拟，包括颗粒的分离与分级，喷雾干燥，烟雾的扩散，液体中气泡的搅浑，液体燃料和煤的燃烧。

应用DPM摸型需要注意的一些问题：

在FLUENT中应用DPM模型进行计算时，需要注意模型忽略了两相流中颗粒之间的相互作用，以及颗粒相对连续相流动产生的影响。这就决定了两相流中颗粒相的体积分 数不能太高,通常情况下这一体积分数要小于。但是，这并不怠味着在应用DPM摸型时颗粒相的质量分数也要小于10%—20%，实际上，我们可以使用DPM模型来模拟离散相质量分数等于或超过连续相质量分数的流动。

如果颗粒是以喷射的形式进入连续相的，而且流场中有明确的入口和出口，这种情况下可以使用稳态的DPM模型来计算：如果颗粒相在连续相中处于一种无限期的悬浮状态，这种情况下稳态的Lagrangian模型就不再适用了，对于这样的工况可以考虑使用非稳态的DPM模型来进行求解。换句话说，对于搅拌器、混和器、流化床这一类容器如果应用DPM模型来模拟其流场，应该在非稳态的前提下进行。一旦应用DPM模型来对流动进行模拟后，FLUENT中的某些功能将不能再被使用。具体如下：

1.周期性的边界条件；

2.可调的时间步长；

3.使用非预混燃烧模型时，颗粒不能参加反应；

4.当使用动网格或变形网格时，颗粒喷射的表面便不能随网格一起运动；

5.如果使用了复合参考系，在参考系下颗粒轨道失去了原有的意义，同理，相间耦合计算也失去了意义。