НЕЛІНІЙНА ДИНАМІКА ВЗАЄМОДІЇ КОНВЕКТИВНИХ ПОТОКІВ ВІД ДВОХ ДЖЕРЕЛ ТЕПЛОТИ ТА РУЙНУВАННЯ БАГАТОШАРОВОЇ СТРАТИФІКАЦІЇ В ПРИМІЩЕННЯХ З МЕХАНІЧНОЮ ВИТІСНЮВАЛЬНОЮ ВЕНТИЛЯЦІЄЮ

Анотація

У приміщеннях із механічною витіснювальною вентиляцією теплова стратифікація визначається не лише сумарним тепловим навантаженням, а й просторовим розміщенням та співвідношенням потужностей окремих джерел теплоти. За наявності двох просторово розділених джерел конвективні факели можуть залишатися незалежними або об’єднуватися, що здатне спричиняти переміщення кількох ефективних меж і тимчасове порушення багатошарової структури. Метою роботи є розроблення та чисельне дослідження редукованої динамічної моделі взаємодії двох конвективних факелів за змінних теплових навантажень. Модель поєднує інтегральний опис турбулентних факелів, залежність висоти їх злиття від потужності джерел і відстані між ними, дві рухомі ефективні межі та енергетичні баланси проміжного й верхнього шарів. Чисельне інтегрування виконано методом BDF у середовищі Python із використанням NumPy, SciPy та Matplotlib. Розглянуто незалежний, перехідний і циклічний режими. Для незалежних джерел ефективні межі після перехідного процесу становлять 1,767 і 1,873 м. За ступінчастого перерозподілу потужності від 2 до 7 кВт для домінуючого джерела та від 2 до 1 кВт для другого джерела висота злиття знижується нижче верхньої межі, а кінцеві значення меж становлять 1,583 і 1,705 м. Циклічне навантаження спричиняє фазове запізнення та гістерезисну реакцію меж. Отримані результати також показують, що за сталої відстані між джерелами висота злиття є найменшою для близьких за потужністю факелів і зростає зі збільшенням відхилення співвідношення їхніх потужностей від одиниці. Це підтверджує необхідність урахування не тільки величини теплового навантаження, а й його просторового розподілу під час прогнозування динаміки стратифікації.Показано, що співвідношення потоків плавучості та відстань між джерелами є необхідними змінними стану редукованої моделі, тоді як сумарне теплове навантаження не забезпечує однозначного опису режиму. Запропонований підхід може використовуватися для попереднього оцінювання динаміки стратифікації та формування стратегій керування системами витіснювальної вентиляції.