【Ansys Fluent】工廠排放大氣空汙擴散分布
Ansys CFD除了靜態之熱、流物理量分析外，亦可藉由質量傳遞模型，模擬複雜流場中的各項隱含物分布。本案例初步針對工廠排放大氣空汙擴散分布，進行數值風洞試驗，藉以提供業界之設計參考。
為何需要做工廠排放大氣空汙擴散分布
根據環境部空氣品質監測網(https://airtw.moenv.gov.tw/)，每天除了關心會不會下雨及溫度高低，也應關心今天受到天氣系統變化的空氣品質來做自身防護。
工廠排放大氣空汙擴散分布之數值模擬
計算域：大氣層半徑5km、高5km，海平面參考壓力1atm、溫度300K。
邊界條件：工作流體CH4、CO2、H2O、O2、N2，設定重力以使壓力隨高度降低。工廠100m*100m*50m，施以絕熱壁面。煙囪口高100m、直徑10m，排放甲烷與純氧燃燒度99%之廢氣，溫度1500K、速度10m/s。周圍地面與三座圓錐狀直徑500m、高度500m山丘，施以絕熱壁面。大氣環境遠域上游、高空施以velocity-inlet，x方向均勻微風5m/s，設定等溫。大氣環境遠域下游施以pressure-outlet，設定等溫。如果客戶排放的混合物非Fluent內建，可能需加購Chemkin。
Warning：Species model似乎僅適用incompressible。
計算方法：Ansys Fluent® 2024R2。Fluent Meshing：Advance enhanced orthogonal。Solver：Pressure-based solver，SST turbulence model，SIMPLE method，2nd-order spatial scheme，Pseudo-time local stepping @ CFL=10。Post-processing：CFD-Post。
Warning：Fluent Pro不支持Pseudo-time method。
| 蒲福風級 | 風之稱謂 | 一般敘述 | 公尺每秒 m/s |
| 0 | 無風 calm | 煙直上 | 不足0.3 |
| 1 | 軟風 light air | 僅煙能表示風向，但不能轉動風標。 | 0.3-1.5 |
| 2 | 輕風 light breeze | 人面感覺有風，樹葉搖動，普通之風標轉動。 | 1.6-3.3 |
| 3 | 微風 gentle breeze | 樹葉及小枝搖動不息，旌旗飄展。 | 3.4-5.4 |
| 4 | 和風 moderate breeze | 塵土及碎紙被風吹揚，樹之分枝搖動。 | 5.5-7.9 |
| 5 | 清風 fresh breeze | 有葉之小樹開始搖擺。 | 8.0-10.7 |
| 6 | 強風 strong breeze | 樹之木枝搖動，電線發出呼呼嘯聲，張傘困難。 | 10.8-13.8 |
| 7 | 疾風 near gale | 全樹搖動，逆風行走感困難。 | 13.9-17.1 |
| 8 | 大風 gale | 小樹枝被吹折，步行不能前進。 | 17.2-20.7 |
| 9 | 烈風 strong gale | 建築物有損壞，煙囪被吹倒。 | 20.8-24.4 |
| 10 | 狂風 storm | 樹被風拔起，建築物有相當破壞。 | 24.5-28.4 |
| 11 | 暴風 violent storm | 極少見，如出現必有重大災害。 | 28.5-32.6 |
以這樣的模擬流程，可搭配不同地貌、風場，利用Ansys CFD Premium甚至搭配Chemkin來達到複雜汙染物分析的目的。