FDS速度补丁（Velocity Patch）使用指南

作为探索射流风机建模方案的一部分（参见我们的射流风机教程），我们研究了使用速度补丁（Velocity Patch）。FDS 用户指南在洒水喷头喷雾空气卷吸的背景下讨论了速度补丁的概念。其原理是喷雾液滴加速其所经过的气体，速度补丁提供了一种指定气体速度的方法。我们尝试将速度补丁应用于射流风机模型。

如 FDS 用户手册（第 15.3.3 节）所述：”洒水喷头几何形状和喷雾雾化的细节在实际火灾计算中几乎无法解析。因此，洒水喷头引起的局部气相卷吸难以预测。作为替代方案，可以在洒水喷头附近指定局部气体速度。”

速度补丁的组成

速度补丁由以下要素组成：

• • 一个包围体积

• • 一个笛卡尔点（XYZ）

• • 多项式系数，使用关于 XYZ 点的二阶泰勒展开定义速度。多项式由以下系数指定：
    

匀速速度补丁

如果我们需要匀速，只需指定 P0。图 1 中 FDS 输入的起始行定义了速度分量（此处为 X 方向）和常数值 P0。第二行定义激活补丁的定时器。第三行定义补丁的几何形状并将补丁链接到前面的数据。默认情况下，XYZ 点是 XB 的中心。

对于在 X 方向上抛物线速度且在 Y-Z 平面上变化的参数，泰勒展开简化为：

抛物线速度补丁

对于在 Y-Z 平面上变化、沿 X 方向的抛物线速度，泰勒展开简化为更简单的形式。图中展示了从 Y = -1 到 Y = 1 和 Z = -1 到 Z = 1 范围内补丁的速度分布。

偏移泰勒展开中心点

为了演示将泰勒展开的 XYZ 点从中心偏移到 Y = 1 处的边缘，我们在速度补丁设备中添加了 XYZ 数据。

射流风机应用

速度补丁使得在给定体积内定义气体速度分量成为可能。对于洒水喷头，这允许用户指定由喷雾液滴引起的气体速度。我们测试的射流风机模型通过制作薄障碍物导流罩并使用速度补丁沿着风机轴线指定气体速度。

结论

使用速度补丁来模拟射流风机可能不是优选方法，但它确实展示了 FDS 的一个不常用但功能强大的特性。对于大多数射流风机应用场景，建议参考我们的射流风机教程中介绍的 HVAC 管道方法，该方法在实际应用中表现更可靠。