气体扩散模型学习&房间通风问题仿真尝试

 

 

根据这个Demo，这里提出一个问题：我们假设有一个房间内充满了一氧化碳，现在需要开窗通风降低一氧化碳的浓度才能进入。根据百度，5000ppm即0.5%，也就是说CO浓度降低到0.5%以下，才有进门的可能。为了安全，我们设置0.1%为进门的条件。那么从开窗通风到能够进门，需要多久呢？这里我们来仿真一下。

 

SKETCH

 

首先设置气体定义组件：

 

然后对问题进行建模，假设有一个3*3=9平的房间开了窗直通外部大气：

 

SUBMODEL

这里我们用最简单的扩散模型来仿真这个问题

 

PARAMETER

 

设置好每个气体定义，注意混合气体需要设置成三种气体的混合：

 

房间假设是一个3*3*5=45m3的空间，初始气体充满了氮气（3），房间内的压力为一个大气压：

 

假设有个面积约为0.6*1=0.6平的窗子，窗子很薄10mm，借鉴一下氧气对空气的扩散系数，设置菲克扩散系数是：

 

外界是一个大气压的大气，忽略除氮气与氧气外的其他气体：

 

SIMULATION

让我们来看看10min（600s）能不能达到安全浓度：

结果好像如果没有压力差、没有温度差对流啥的，扩散真的很慢：

 

模型简单修正

还是应该加入通风的考虑吧，假设使用了一个空调进行换气，那么这个3*3=9平房间，按住宅换算，换气量应该为8m3/h*m2即72m3/h，空气的密度是1.29kg/m3，因此我们这里设置会有个72*1.29=92.88kg/m3的进气源会送气穿过房间：

 

再来仿真看看：

 

可以看到浓度下降的速度快多了，但是10分钟看来是远远不够啊。我们试试让房间通风2h（7200s）：

 

嗯。。。还差很远，还没到安全浓度0.1%即0.001以下，让我们多通风会，通风12小时：

可以看到，还是不够。。。

 

通风24小时！

 

还是差点。。。再来，48小时！

终于在约164700s即45.75小时候达到了我们设定的安全浓度。。

 

小结

就最后这个结果看，从日常尝试和感觉来看，感觉结果还是很不靠谱，模型应该离真实情况还差很远。不过仿真应该就是这样一个不断完善模型，根据实际情况修正的感觉吧。不知道有没有大佬知道这个问题正常来说需要多久？模型哪些地方假设错了呢？

文章来源：CSDN一大块肥皂