Wentylatory strumieniowe (jet fan) w FDS: jak je zamodelować

Redakcja fdsrun · 6 listopada 2026 · 7 min czytania

Jak zamodelować wentylator strumieniowy w FDS: przeszkoda z wentylami HVAC, wydatek, ciąg i siatka, sterowanie włączeniem i sprawdzenie przepływu w wynikach.

Wentylatory strumieniowe (jet fan) to podstawa oddymiania i wentylacji garaży podziemnych. W modelu FDS decydują o tym, dokąd popłynie dym, więc ich odwzorowanie wpływa na wynik bardziej niż wiele innych parametrów. FDS User Guide opisuje wprost, jak zamodelować wentylator, który nie jest zamontowany w ścianie, tylko „wisi” w przestrzeni i przepycha gazy (rozdz. 10.2, „Jet Fans”).

Sposób zalecany: przeszkoda i prosty układ HVAC

Wentylator to przeszkoda &OBST o grubości co najmniej jednej komórki. Na jej dwóch przeciwległych ścianach stawiasz &VENT z SURF_ID='HVAC' — wlot i wylot — i łączysz je kanałem HVAC z wentylatorem. Gorący, zadymiony gaz przechodzi wtedy przez przeszkodę jak przez wolnostojący wentylator.

&OBST ID='JF1', XB=10.0,10.4,4.8,5.2,2.4,2.8 /
&VENT ID='JF1_IN',  XB=10.0,10.0,4.8,5.2,2.4,2.8, SURF_ID='HVAC' /
&VENT ID='JF1_OUT', XB=10.4,10.4,4.8,5.2,2.4,2.8, SURF_ID='HVAC' /
&HVAC TYPE_ID='NODE', ID='JF1 in',  VENT_ID='JF1_IN' /
&HVAC TYPE_ID='NODE', ID='JF1 out', VENT_ID='JF1_OUT' /
&HVAC TYPE_ID='DUCT', ID='JF1', NODE_ID='JF1 in','JF1 out', AREA=0.16, LOSS=0,0,
      FAN_ID='JET FAN', DEVC_ID='JF START' /
&HVAC TYPE_ID='FAN', ID='JET FAN', VOLUME_FLOW=6.0, TAU_FAN=-10 /
&DEVC ID='JF START', QUANTITY='TIME', SETPOINT=120, XYZ=0,0,0 /

Tutaj wentylator ma przekrój 0,4 × 0,4 m (przy komórce 10 cm to 4 × 4 komórki), wydatek 6 m³/s, a włącza się po 120 s — na przykład po zadziałaniu detekcji i czasie zwłoki przyjętym w scenariuszu. TAU_FAN=-10 rozpędza go po krzywej t² przez 10 s. Jeden &HVAC TYPE_ID='FAN' może obsługiwać wiele kanałów, więc dla kilkunastu wentylatorów wystarczy jedna definicja wentylatora i osobne przeszkody, węzły i kanały.

Kierunek wylotu. Wentylatory z kierownicą (louver) wydmuchują ukośnie — FDS pozwala to odwzorować wektorem UVW na wylotowym &VENT, np. UVW=-1,0,-1 (rozdz. 10.2.7; przykład jet_fan.fds w FDS).
Obudowa. Można dodać „rurę” z czterech cienkich płyt wokół wentylatora, żeby gaz był zasysany z jednej strony i wydmuchiwany z drugiej; przeszkodę wentylatora umieszcza się wtedy mniej więcej w połowie tej rury.
Wentylatory przez cały czas. &VENT podłączony do HVAC i przeszkoda, do której jest przypięty, muszą istnieć przez całą symulację — nie dawaj im DEVC_ID ani CTRL_ID. Włączanie i wyłączanie steruje się na kanale (DEVC_ID/CTRL_ID na DUCT).

Wydatek, prędkość i ciąg — jak nie zgubić pędu

Karta katalogowa wentylatora strumieniowego podaje zwykle wydatek i ciąg (siłę w niutonach). Ciąg to strumień pędu: T ≈ ρ · V̇ · v = ρ · V̇² / A, gdzie V̇ to wydatek, v prędkość wylotu, a A pole wylotu. Jeśli przekrój w modelu jest większy niż rzeczywisty (bo siatka nie pozwala na mniejszy), ten sam wydatek da mniejszą prędkość i mniejszy ciąg, a wentylator w modelu będzie słabszy niż w rzeczywistości.

Dlatego przy grubej siatce dobrze jest zachować ciąg, a nie sam wydatek: dla pola w modelu A_m przyjmij V̇ = √(T · A_m / ρ). Przykład: ciąg 50 N, przekrój w modelu 0,16 m², ρ = 1,2 kg/m³ → V̇ ≈ 2,6 m³/s. Którą wielkość zachowujesz i dlaczego, zapisz w raporcie — to typowe pytanie przy weryfikacji modelu.

Prostszy sposób: powierzchnia nawiewna

Wentylator można też zamodelować jako powierzchnię, która nawiewa lub wyciąga powietrze niezależnie od pola ciśnienia (rozdz. 10.1): &SURF z VEL albo VOLUME_FLOW na ścianie przeszkody. To dobre przybliżenie dla wentylatorów nawiewnych i wyciągowych na ścianach lub w stropie, ale słabsze dla wentylatora strumieniowego, bo nie zasysa gazu z drugiej strony — po prostu go „produkuje” albo „usuwa”.

Na co uważać w modelu garażu

Siatka przy wentylatorze. Wylot powinien obejmować co najmniej kilka komórek w każdym kierunku, inaczej strumień rozmyje się po pierwszych metrach. Przy komórce 20 cm wentylator o średnicy 40 cm to tylko 2 × 2 komórki — rozważ drobniejszą siatkę w strefie wentylatorów (kalkulator siatki FDS).
Czas symulacji. Wentylatory strumieniowe szybko przepychają dym na duże odległości — T_END i wyjścia (przekroje widzialności i temperatury, &SLCF) ustaw tak, by objąć całą drogę dymu do wyrzutni.
Czas obliczeń. Strumień o prędkości kilkunastu m/s skraca krok czasowy FDS (warunek CFL), więc model z wentylatorami liczy się wyraźnie dłużej niż ten sam garaż bez wentylacji. Szacunek czasu dla Twojego pliku zobaczysz w sprawdzaniu pliku .fds; więcej o tym w poradniku ile trwa symulacja FDS.
Sprawdzenie w wynikach. Dodaj &DEVC z QUANTITY='DUCT VOLUME FLOW' i DUCT_ID (bez XYZ), żeby zapisać rzeczywisty przepływ w każdym wentylatorze, i porównaj prędkość za wylotem z danymi producenta.

Inne poradniki

Źródła: FDS User Guide (NIST SP 1019), rozdz. 10.1, 10.2.1–10.2.4 („Jet Fans”), 10.2.7, 22.16; FDS Verification Guide, przypadki HVAC. FDS i Smokeview to oprogramowanie National Institute of Standards and Technology; NIST nie jest powiązany z fdsrun.