Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
PC TECHNOLOGY CENTER
Abstract
ENG: The object of the study is the dynamics of air ion spread in rooms from the source of artificial air ionization under different starting conditions. There is currently the problem of distribution of air ions in the room with regulatory concentrations in all critical zones. An effective method of ensuring proper air ion concentrations is to model their propagation from ionization sources. Existing approaches to calculating the dynamics of air ions of both polarities have been improved in this study. Unlike known solutions, the impact on their concentration of electrostatic field and the interaction of air ions with suspended particles was taken into account. A model of air ion propagation in rooms with artificial air ionization and the principles of its numerical modeling was built. The use of Laplace Equation in the aerodynamic model instead of the Navier-Stokes equation for the potential of the flow rate has made it possible to design an "Ion 3D" tool, which reduces the time of implementation of one scenario from several hours to 7 seconds. Modeling of the propagation of air ions of both polarities in the room under different initial conditions was carried out. Two-dimensional and three-dimensional models with their visualization was implemented. The peculiarity of the resulting models is that they make it possible to determine the concentrations of air ions in any section of the room by three coordinates. Given this, the rapid selection of the variants of the source data makes it possible to achieve the normative values of concentrations of air ions in the area of breathing – exceeding 500 cm-3 of each polarity. Simulation makes it possible to design a room in which, under the condition of artificial ionization of air, the concentrations of air ions close to the optimal values of 3000–5000 cm-3 are provided.
UKR: Об’єкт дослідження – динаміка поширення аероіонів у приміщеннях від джерела штучної аероіонізації повітря за різних вихідних умов. Наразі існує проблема поширення аероіонів у приміщенні з забезпеченням нормативних концентрацій в усіх критичних зонах. Ефективним методом забезпечення належних концентрацій аероіонів є моделювання їх поширення від джерел іонізації. Вдосконалено існуючі підходи до розрахунку динаміки аероіонів обох полярностей. На відміну від відомих рішень, враховано вплив на їх концентрації електростатичного поля та взаємодію аероіонів із завислими частинками. Створено модель поширення аероіонів у приміщеннях зі штучною іонізацією повітря та засади її чисельного моделювання. Застосування в аеродинамічній моделі замість рівняння Нав’є-Стокса рівняння Лапласа для потенціалу швидкості потоку дозволило створити інструмент «ION 3D», який зменшує час реалізації одного сценарію від кількох годин до 7 секунд. Проведено моделювання поширення аероіонів обох полярностей у приміщенні за різних вихідних умов. Реалізовано двовимірну та тривимірну модель з їх візуалізацією. Особливістю отриманих моделей є те, що вони дозволяють визначити концентрації аероіонів у будь-якому перерізі приміщення за трьома координатами. За рахунок цього швидке перебирання варіантів вихідних даних дозволяє досягти нормативних значень концентрацій аероіонів у зоні дихання людини – більше 500 см-3 кожної полярності. Моделювання дозволяє спроектувати приміщення, у якому за умови штучної іонізації повітря забезпечуються концентрації аероіонів, близькі до оптимальних значень – 3000–5000 см-3.
UKR: Об’єкт дослідження – динаміка поширення аероіонів у приміщеннях від джерела штучної аероіонізації повітря за різних вихідних умов. Наразі існує проблема поширення аероіонів у приміщенні з забезпеченням нормативних концентрацій в усіх критичних зонах. Ефективним методом забезпечення належних концентрацій аероіонів є моделювання їх поширення від джерел іонізації. Вдосконалено існуючі підходи до розрахунку динаміки аероіонів обох полярностей. На відміну від відомих рішень, враховано вплив на їх концентрації електростатичного поля та взаємодію аероіонів із завислими частинками. Створено модель поширення аероіонів у приміщеннях зі штучною іонізацією повітря та засади її чисельного моделювання. Застосування в аеродинамічній моделі замість рівняння Нав’є-Стокса рівняння Лапласа для потенціалу швидкості потоку дозволило створити інструмент «ION 3D», який зменшує час реалізації одного сценарію від кількох годин до 7 секунд. Проведено моделювання поширення аероіонів обох полярностей у приміщенні за різних вихідних умов. Реалізовано двовимірну та тривимірну модель з їх візуалізацією. Особливістю отриманих моделей є те, що вони дозволяють визначити концентрації аероіонів у будь-якому перерізі приміщення за трьома координатами. За рахунок цього швидке перебирання варіантів вихідних даних дозволяє досягти нормативних значень концентрацій аероіонів у зоні дихання людини – більше 500 см-3 кожної полярності. Моделювання дозволяє спроектувати приміщення, у якому за умови штучної іонізації повітря забезпечуються концентрації аероіонів, близькі до оптимальних значень – 3000–5000 см-3.
Description
L. Levchenko: ORCID 0000-0002-7227-9472; N. Burdeina: ORCID 0000-0002-2812-1387; V. Glyva: ORCID 0000-0003-1257-3351; N. Kasatkina: ORCID 0000-0002-6905-7502; M. Biliaiev: ORCID 0000-0002-1531-7882; V. Biliaieva: ORCID 0000-0001-9987-6384; O. Tykhenko: ORCID 0000-0001-6459-6497; T. Petrunok: ORCID 0000-0002-3261-3296; Ya. Biruk: ORCID 0000-0002-3669-9744; O. Bogatov: ORCID 0000-0001-7342-7556
Keywords
air quality in the room, artificial ionization, modeling of air ion propagation, air ion concentration, якість повітря у приміщенні, штучна іонізація, моделювання поширення аероіонів, концентрація аероіонів, КГВФ
Citation
Levchenko L., Burdeina N., Glyva V., Kasatkina N., Biliaiev M., Biliaieva V., Tykhenko O., Petrunok T., Biruk Ya., Bogatov O. Identifying Regularities in the Propagation of Air Ions in Rooms with Artificial Air Ionization. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2023. Vol. 4, No. 10(124). P. 6–14. DOI: 10.15587/1729-4061.2023.285967.