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CFD 모델에서 상대 습도를 결정하는 방법을 알아보세요.
상대 습도 이해
대기는 건조한 공기와 수증기의 혼합물이며, 각각의 압력을 합하면 증기압과 같은 압력을 갖습니다. 상대 습도는 특정 온도에서 공기가 보유할 수 있는 최대 수분량과 비교한 공기 중 수분의 양을 말합니다. 일반적으로 백분율로 표시됩니다. 0(건조한 공기)에서 100%(포화 공기)까지의 범위입니다. 아래 식은 증기압(Pv)와 포화 압력(Psat)은 포화 공기 중 수증기의 분압입니다,
Where f 는 상대 습도입니다. 포화 압력은 문헌의 다양한 출처에서 확인할 수 있습니다. 상대습도를 이해하는 것은 일기 예보, HVAC 시스템(쾌적성), 실내 공기질 관리 등 다양한 애플리케이션에서 매우 중요합니다. 예를 들어, 기온이 낮을수록 공기는 수분을 보유하는 능력이 감소하여 물이 더 쉽게 응축되고 공기에서 분리됩니다.
계산
주요 목표는 CFD 모델에서 경계 조건에 필요한 수증기의 질량 분율을 계산하는 것입니다. 주어진 공기 온도와 상대 습도에 대한 특정 질량 분율이 있다는 점에 유의하세요. 궁극적으로 이러한 방정식은 다음 섹션의 동영상에 설명된 대로 CFD-Post에서 표현식으로 만들어야 합니다. 다음 단계를 따르세요:
- 포화 압력을 구합니다. 책에서 표를 구할 수 있지만, 이 경우에는 테텐스 방정식을 사용합니다(Monteith, J.L. 및 Unsworth, M.H. 2008. 환경 물리학의 원리. Third Ed. AP, 암스테르담). 압력은 파스칼 단위로 표시됩니다.
- 상대 습도 f 가 알려진 값이면 이전 섹션에 제시된 방정식을 사용하여 증기압(또는 분압, Pp)을 결정합니다. 다음으로 절대 압력(Pabs)를 열고 다음 공식을 사용하여 믹싱 비율(MR)을 반복적으로 계산합니다,
- 마지막으로 질량 분율(MFw)의 수증기를 다음 공식을 사용하여 반복적으로 계산합니다,
CFD 모델 설정 방법
이 데모에서는 두 개의 굴뚝에서 나오는 흐름을 Ansys CFX를 사용하여 정상 상태로 모델링했습니다. 아래 이미지와 같이 Y축의 양의 방향으로 흐르는 대기 공기도 포함됩니다. 굴뚝에서 나오는 공기와 대기 모두 속도, 온도 및 상대 습도가 지정되어 있습니다. 즉, 이 모델은 종의 이동을 처리합니다.
상대 습도에 따라 색이 지정된 유체 영역 및 유선형
지오메트리는 Ansys SpaceClaim에서 생성하고, 메쉬는 Workbench 내의 사면체 요소를 사용하여 Ansys 메시에서 생성합니다. 유체 도메인의 범위는 임의로 선택했으며 그에 따라 조정할 수 있습니다.
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