デザイナーのためのフォーラムに参加しよう
あなたの専門知識はコミュニティにとって不可欠です。私たちに参加して、あなたの知識を提供してください。
今すぐフォーラムに参加する業界最高のプロフェッショナルと分かち合い、学び、成長する.
HVAC システムは、外気温が上昇したときに流れる滑らかな冷気を提供するだけではありません。 これらのシステム内では、空気がフィルターを通って移動し、高い空気品質が保証されます。 きれいな空気が危機に瀕しているため、モデリングとシミュレーションを使用して、フィルターを通過する空気の挙動の背後にある物理学を深く理解することができます。
エアフィルターのモデル化
HVAC システム内のフィルターは、空気に負担をかけ、ほこり、花粉、細菌などの微粒子を捕捉できる素材 (多くの場合、グラスファイバーや綿の折り目) に依存しています。 これらの材料は空気の流れに影響を与え、不要な微粒子を捕捉すると同時に、濾過された空気が通過できるようにします。 これらのデバイスとそれが引き起こす乱流をモデル化することで、フィルターに使用するときのさまざまな材料の有効性を判断できるようになり、設計者が実際の実験版に投資する前に材料の選択肢を絞り込むことができます。
このブログ投稿では、例として一般的なエア フィルターの形状 (以下を参照) を見ていきます。
入口セクションと長い出口セクションを示し、間にフィルターが配置されたモデルのジオメトリ。 フィルターの形状は、開いた流体ドメインよりも高密度にメッシュ化されています。
このエア フィルターのモデリングは、COMSOL Multiphysics のアドオン製品である CFD モジュールから始まります。® このソフトウェアを使用すると、オープン多孔質領域でレイノルズ平均ナビエ・ストークス (RANS) 乱流モデルを作成できます。 この例では、エア フィルターは、材料の 90% が直径 0.1 mm の円筒形の細孔で占められている高多孔質ドメインとしてモデル化されています。 エア フィルターのサポートは、滑り止め壁を備えたフレームで表されます。 この例では、 乱流、k-ω 滑り止め壁を含む多くの壁を備えたモデルの精度が高いインターフェースです。 (モデルのセットアップの詳細については、このブログ投稿の最後にあるボタンからアクセスできるモデルのドキュメントに記載されています。)
結果の評価
モデルを解決すると、空気がフィルターに向かって、フィルターを通過し、通過する際の乱流、速度、圧力の変化を視覚化できます。 計算は、空気がフィルター (下の画像の紫色) に向かって移動することから始まります。 空気がフィルターを通過すると、間隙速度が増加し (多孔質の平均速度は一定のままですが)、その結果、乱流の運動エネルギーが増加します。 さらに、速度の増加と壁面の数が多いことに起因する摩擦と圧力損失の増加により、急激な圧力降下が発生します。 フィルターから遠ざかる空気の挙動については、フィルターの枠によって空気の自由な移動が妨げられ、下流側に空気の流れが生じます。
圧力は多孔質エアフィルター全体で大幅に減少します。
フィルターを通過する空気の視覚化を使用して、フィルターが空気から汚染物質を除去するかどうかを判断できます。 この結論を確認するために、さまざまなスライス プロットを使用して解を評価できます。 この例のスライス プロットの 1 つは、空気の速度が多孔質エア フィルターとフレームによって最も影響を受け、後流領域全体で均一化されることを示しています。 乱流の運動エネルギーを測定するスライス プロットは、乱流の運動エネルギーがフィルター内で顕著にピークに達し、滑り止め壁では典型的な値に達することを示しています。
一般に、モデルはフィルター内の圧力降下と乱流の劇的な増加を示しており、流れの主方向に垂直な速度に摂動が生じ、粒子が細孔壁に衝突してそこに留まる確率も増加します。 換言すれば、乱流の増加により、不要な微粒子を濾別するのに必要な混合がもたらされるが、そうでなければ粒子は邪魔されずに細孔を通って流れることになる。
乱流の運動エネルギーを示すスライス プロット。 乱流レベルは、自由流やダクト壁付近よりも多孔質エア フィルター内の方が大幅に高くなります。
デザイナーのためのフォーラムに参加しよう
あなたの専門知識はコミュニティにとって不可欠です。私たちに参加して、あなたの知識を提供してください。
今すぐフォーラムに参加する業界最高のプロフェッショナルと分かち合い、学び、成長する.