低氧舱气体交换模拟：Fluent在氮气与空气混合中的应用

一、背景概述

模拟低氧舱充氮气和排除混合气体的过程，假设注入95%的氮气，舱内原有气体为空气，压力为标准大气压，温度为300K。观察气体注入过程中，舱内平均氮气和氧气浓度的变化。

二、Fluent设置

Setup

1、General

type选择压力基

绝对速度

瞬态

重力勾选

2、Mode

l

能量方程开启

组分运输开启，设置方法如下：

选择后OK，view就会变成Edit，点击Edit。然后再次点击Edit。

将组分中的非氮气氧气和空气的气体移除，右边选项需要将空气放在最后一位。

3、Materias

主要用于设置仿真过程中的材料


点击Create

如果没有需要的气体，可以导Fluent Database中找，然后copy。

这一步应该把所有可能出现的组分都选择出来。

4、Cell Zone Conditions

设置为默认即可

5、Boundary Conditions

边界条件一共分为四个部分。

墙、内部、入气口、出气口。

墙默认设置即可。
interior默认设置即可


inlet设置为velocity-inlet

进气速度可以调整，这里进气速度是该仿真的变量，主要用于控制进气量

湍流强度设置为7.8%


温度设置成默认即可


组分为注入氮气氧气的比例


出口设置成pressure-outlet，湍流强度7.8%

温度默认，组分默认。

6、Dynamic Mesh

默认设置即可。

7、Reference Values

默认值即可

Solution

1、Solution Methods

基本默认就好

2、Solution controls

也是基本默认就行

3、Monitors

monitors面板用于绘制仿真过程中的曲线，这里我主要需要看充气过程中气体浓度的变化情况，所以除了默认的曲线，我又添加了三条流量监控的曲线。

4、Solution Initialization

结算初始化，这里我需要把低氧舱内原有的气体初始化成空气，因此选择内部，然后设置氮气氧气比例为0.78和0.21，温度为300K。

5、Calculation Activities

没有保存的需求，该项设置成默认即可

6、Run Calcution

这里我设置的步长为1s，一共训练250步，每一步进行两次迭代。因此最终一共计算500次。

结果查看

气体浓度随时间变化曲线

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