在寒冷的冬季，如果能生一把火取暖，无疑是一件非常美妙的事情。

Thunderhead Engineering PyroSim 是一款用于消防模拟的软件，适用于FDS version 5和SMV(Smokeview)。PyroSim的图形用户界面可以作为消防动态仿真器(FDS)。PyroSim被用来建立消防模拟，并对火灾中烟气的运动、温度和毒气浓度进行准确预测分析。该软件可以建立模型，导入FDS软件。该软件最新版本中已经集成了FDS求解器。

注：FDS是NIST开发的基于大涡模拟的燃烧计算求解器。

本实例计算丙烷燃烧，在Pyrosim中，模拟燃烧主要有两种方式：（1）采用热释放率（Heat Release Ratio，HRR）模拟燃烧过程；（2）求解详细化学反应动力学。本例采用热释放率来近似描述燃烧过程。

Pyrosim的建模过程非常简单，网格采用全六边形的有限差分网格。

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主要内容

通过本实例，主要熟悉以下内容：

• 创建一个燃烧火焰；

• 添加热电偶；

• 添加切平面；

• 运用smokeview查看3D结果；

• 运用pyrosim查看2D结果。

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采用SI单位制

启动Pyrosim后，选取菜单View > Units > SI 采用国际单位制。如下图所示。

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创建计算域

• 选择菜单 Model > Edit Meshes 打开Edit Meshes对话框。如下图所示。

• 点击图中的New按钮，采用默认的计算域名称新建计算域-1

• 设置计算域大小X[-1,1]，Y[-1,1]，Z[0,3]，设置x方向网格数15，Y方向网格数15，Z方向网格数为24

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编辑表面

这里定义一个燃烧表面。Pyrosim与一般的CFD软件不同，它的边界定义中，物理条件定义与几何定义是分离的。这里先定义物理条件。

• 点击菜单Model > Edit Surfaces…打开Edit Surfaces对话框，如下图所示。

• 点击New…按钮新建surface。如下图所示，采用默认名称，设置Surface type为Burner。

• 点击OK后在新的对话框中设置Heat Release Rate Per Area为500 kW/m2。

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设置火焰入口

选择菜单Model > New Vent…打开Vent Properties对话框，如下图所示设置。注意Surface选择上一步创建的surface01。

• 切换至Geometry标签页，设置vent的几何位置，如下图所示。

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创建通风口

• 采用相同的步骤，创建另一个通风口，如下图所示。选择Surface为OPEN

• 切换至Geometry标签页，如下图所示设置几何尺寸

模型如下图所示。

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创建热电偶

实际上是创建监测点。

• 选择菜单Devices > new Thermocouple… 打开Thermocouple对话框，设置热电偶的位置，如下图所示。

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创建slice

• 点击菜单Output > slices打开编辑框，进行如图所示编辑。

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求解计算

• 点击菜单FDS > run fds进行求解计算。

求解完毕后，自动开启smokeview进行后处理。

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后处理结果

• 在smokeviwe上点击右键，如下图所示选择，可以查看烟气流动动画。

烟气动画如下图所示。这里只截取了前面一点。

• 如下图所示选择，可查看切面上温度分布动画。

动画某时刻截图如下图所示。

• 选择Pyrosim菜单FDS > Plot Time History result，在弹出的对话框中可以选择结果数据。

如下图所示为选择热电偶数据的计算结果。此图显示了热电偶位置温度随时间变化曲线。

至此，实例结束。

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道