inFlux案例｜池火燃烧

所谓池火，指的是可燃液体（如汽油、柴油等）泄漏后流到地面形成液池，或流到水面并覆盖水面，遇到火源燃烧而形成池火。

常规的 CFD 软件做池火模拟非常困难，主要原因在于需要考虑液池蒸发及可燃蒸汽混合及燃烧过程，空间尺度分布非常宽广（液池为宏观尺寸，通常为米级，液体蒸发及燃烧过程要求非常小的计算网格，通常为毫米到微米量级），导致网格数量会非常多。同时时间尺度分布也非常宽（蒸发及燃烧仿真时间步长常以毫米计，而液池燃烧过程通常以秒或分钟来计），这样搞下来计算量会非常非常大，调试起来很是麻烦。

本文演示利用inFlux计算池火，采用InFlux自带的案例，目前找不到相关的试验数据，因此无法评估此软件的计算精度。这里只是描述关键设置步骤。

1 打开模型

• 打开文件Tutorial 15.ifx并另存为Tutorial18.ifx，该文件中定义了CAD模型以及通风和监测点

2 添加圆形液池

• 进入Add Item选项卡，进行下面的设置
• 指定Select Item为Gas Leak or Emission
• 设置Type为Evaporating Pool
• 设置Name为Pool Fire Inflow-Disc Base
• 设置lIquid为HEPTANE
• 设置Evaporatior为Automatic(Pool Fire)
• 设置Pool Temperature为50 ℃
• 设置Selection为Circle，指定Method为Center and Diameter
• 设置Diameter为1 m
• 指定液池位置为[1.3,5.5,0] m，也可以从图形窗框中直接选取
• 其他参数保持默认设置，点击按钮Add Item

创建的圆形液池如下图所示。

3 创建不规则液池

还可以添加任意形状的液池。

• 相同方式，如下图所示设置参数，点击Select Points按钮

• 在图形窗口中绘制如下图所示图形，点击键盘C键形成封闭几何

定义完毕后的液池模型如图所示。

3 执行燃烧计算

• 进入Add Item选项卡，如下图所示设置参数
• 选择Select Item为Fire Simulation
• 在Ventilation中同时选中前面创建的Pool Fire Inflow-Disc Base及Pool Fire Inflow-Drawn Base
• 确保激活选项Run Now，点击按钮Add Item后软件自动进行计算

4 结果查看

• 如下图所示，选中模型树节点Contours下的子节点，如下图所示设置显示参数

• 圆形液池燃烧温度场分布如下图所示（这里指定了温度上限为1000 K，仅为显示方便）

• 相同方式显示不规则液池的燃烧温度（这里修改了Palette为Black Body，仅为显示）

• 温度场分布如下图所示

• 点击菜单Project → Monitor Point Data打开监测点数据查看对话框

• 如下图所示，可以查看监测点位置的辐射强度

5 总结

目前尚无法确认InFlow的计算精度怎样，不过总体上来说体验很不错：

• 计算很快。这么复杂的场景，计算大概用了十来分钟的样子。这很符合工程应用的需求。
• 参数设置很方便。设置的参数比较少，只需要指定关键参数。
• 后处理比较齐全。曲线、云图、数据都可以呈现。

对于安全工程应用来说，这的确很方便。看软件文档介绍，inFlux还可以做气体扩散、喷射火的计算，目前尚不清楚能不能做气体爆燃计算。

想起来上学那会儿用CFX算钻井现场着火爆炸和硫化氢扩散，真是不堪回首。当年要是有这玩意儿，估计头发能少秃不少。

（完毕）