室内通风环境下气体/气味扩散的数值模拟

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在自然界中,气味被很多的生物所利用。受到生物利用气味的启发,自二十世纪九十年代以来,一些学者开始使用配置有气体/气味传感器的移动机器人来“主动”地搜索、跟踪气味,并进行气味源定位。气体/气味扩散的研究是移动机器人气味源定位研究中相当重要的一个部分,本课题主要针对室内通风环境下气体/气味的扩散做了一些研究,并且最终在Visual C++环境下建立了室内通风环境的动态可视化烟羽仿真环境。为建立室内通风环境下移动机器人气味源定位研究的仿真环境,本文以三维风速仪实测风场数据作为入口风速,利用FLUENT软件,采用Reynolds平均法对室内三维风场进行仿真,得到了较符合真实情况的室内风场平流速度。由仿真得到的风场平流速度叠加上服从正态分布的脉动速度,再结合Farrell的细丝浓度模型建立室内通风环境下二维烟羽模型,仿真烟羽表现出与真实烟羽相近的间歇性和一定的蜿蜒特性。通过实际烟羽和仿真烟羽中多个节点的风信息及浓度信息的对比分析,验证了本文建立的室内通风环境下烟羽仿真环境和真实环境的相似性。另外,为构建一个更完整的移动机器人气味源定位烟羽仿真环境,本文在仿真环境中加入了气体传感器模型和移动机器人运动模型。
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