压力泄压通风口建模

让我们解决一个问题：向房间注入空气，监测房间内的压力，在达到设定压力时打开通风口。这个模型需要一些额外的步骤，可能不太直观。关键是在模型中包含两个及以上压力区域。本教程将指导您完成建模此类通风口所需的步骤。

压力泄排气口建模

我们的模型是一个 10 m 的立方体房间，有一个彻底将房间分隔为两个隔间的障碍物。左侧隔间有一个入口通风口，右侧隔间有一个通大气的开口通风口。有两个压力监测器，默认边界表面为 惰性。

您可能预期当空气流入左侧隔间时，由于障碍物阻止了气流流出房间，压力会升高。但令人惊讶的结果是，即使空气被注入模型，两个隔间的压力都保持在大气压不变。

原因是 FDS 将总压力分为”背景”分量和扰动分量（参见 FDS 技术参考指南第 3 章）。背景压力通常仅是静水压力，扰动压力由流动引起（参见 FDS 用户指南第 9 章）。背景压力针对每个压力区域计算，而扰动压力在空间上变化。在上述示例中，只定义了一个（默认）压力区域，因此它包含了具有空气注入和开放通风口的两个隔间。当计算背景压力时，注入的空气进入区域的一侧，立即从另一侧排放到大气中。压力没有升高，尽管我们向房间注入了空气。

图 1：基本模型

按照 FDS 用户指南第 9 章的说明，我们将房间划分为两个压力区域。左侧的压力区域对应起始隔间，包括墙壁障碍物。第二个压力区域与起始隔间接触，对应具有开放通风口的右侧隔间。现在运行模型时，左侧隔间的压力升高，而右侧隔间的压力保持在大气压。障碍物分隔了两个隔间之间的流动。

添加压力控制通风口

结束前，我们在墙壁上添加一个孔洞，并设置压力控制，当压力达到设定值时激活孔洞。现在左侧隔间的压力升高直到达到设定值，此时孔洞打开，允许空气排放到大气中。

警告：在数值求解中，使用压力松弛时间（PRESSURE_RELAX_TIME，作为 PRES 参数设置）来控制孔洞打开后的压降。因此，计算的压力变化速率不仅仅基于通风口孔洞尺寸。

模型的 FDS 输入

以下是最终模型的 FDS 输入记录：

pressure_relief_vent.fds
&HEAD CHID='pressure_relief_vent'/
&TIME T_END=10.0/
&DUMP RENDER_FILE='pressure_relief_vent.ge1', DT_RESTART=300.0/
&MESH ID='Mesh', IJK=10,10,10, XB=0.0,10.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0/
&ZONE ID='Zone01', XB=0.0,7.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0/
&ZONE ID='Zone02', XB=7.0,10.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0/
&REAC ID='POLYURETHANE_REAC', FYI='SFPE Handbook, GM27', FUEL='REAC_FUEL', C=1.0, H=1.7, O=0.3, N=0.08, CO_YIELD=0.042, SOOT_YIELD=0.198/
&DEVC ID='Pressure', QUANTITY='BACKGROUND PRESSURE', XYZ=3.0,0.0,0.0, SETPOINT=1.5E5/
&DEVC ID='Pressure Vent', QUANTITY='BACKGROUND PRESSURE', XYZ=8.0,0.0,0.0/
&CTRL ID='Pressure Control', FUNCTION_TYPE='ALL', LATCH=.TRUE., INPUT_ID='Pressure'/
&SURF ID='Inlet', RGB=26,204,26, VEL=-10.0/
&OBST XB=6.0,7.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0, THICKEN=.TRUE., SURF_ID='INERT'/ Wall
&HOLE XB=5.9,7.1,-1.0,1.0,-1.0,1.0, CTRL_ID='Pressure Control'/ Vent Hole
&VENT SURF_ID='Inlet', XB=0.0,0.0,-1.0,1.0,-1.0,1.0/ Inlet
&VENT SURF_ID='OPEN', XB=10.0,10.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0/ Open
&SLCF QUANTITY='VELOCITY', VECTOR=.TRUE., PBY=0.0/
&DEVC ID='Mass Flux at Boundary_AREA INTEGRAL', QUANTITY='MASS FLUX X', SPEC_ID='AIR', STATISTICS='AREA INTEGRAL', XB=10.0,10.0,-5.0,5.0,-5.0,5.0/
&TAIL /

关键要点

要成功建模压力泄压通风口：

1. 1. 使用多个压力区域（&ZONE）将注入空气的隔间与开放通风口隔间分开。
   2. 使用压力监测器（&DEVC）和压力控制（&CTRL）来激活泄压孔洞。
   3. 注意压力松弛时间参数 PRESTURE_RELAX_TIME 对压降速率的影响。