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英國
發(fā)布時間：2023-11-03 12:24
計算流體動力學(xué)(CFD)是一種模擬流體行為的方法。它通常用于建筑設(shè)計，模擬室內(nèi)空氣的流動和溫度。這一點非常重要，因為它可以讓設(shè)計師在施工開始前調(diào)查內(nèi)部條件，從而測試各種方案并選擇最有效的解決方案。許多建筑學(xué)專業(yè)學(xué)生對此都有耳聞，卻并非能夠有機(jī)會進(jìn)行深入了解。
a.居住者的熱舒適度。
b.建筑物內(nèi)環(huán)境條件的分布。
c.建筑系統(tǒng)的效率(如進(jìn)氣口、出氣口或散熱器的位置)。
d.火災(zāi)的影響(如熱量和煙霧的擴(kuò)散)。
e.自然通風(fēng)的效果(如煙囪效應(yīng))。
f.特殊房間(如服務(wù)器機(jī)房)的熱量積聚。
g.傳感器的位置。例如，在高處的房間，上層溫度與下層溫度可能相差很大。在安裝向樓宇管理系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的溫度傳感器時，這一點非常重要。否則，供暖和制冷系統(tǒng)可能會不必要地運行。
CFD 還可用于研究新建筑對現(xiàn)場空氣流動的影響，以及模擬其他 "流體 "現(xiàn)象，如人體運動。
模擬通常針對不同的情況進(jìn)行，測試不同入住率、不同氣候條件、樓宇管理系統(tǒng)的不同運行模式、不同空間之間的開口等情況下的情況。通過這種方法，可以全面了解建筑物在正常運行條件下以及在異常或極端條件下的運行情況。計算流體動力學(xué)(CFD)是一種用于模擬流體行為的技術(shù)。
CFD 的工作原理是將空間劃分為包含大量 "單元 "的網(wǎng)格。單元網(wǎng)格周圍是模擬空間表面和開口的邊界。然后，將邊界的溫度、開口處的空氣流動以及單元格內(nèi)的空氣溫度設(shè)置為起始條件，并希望該起始條件與空間內(nèi)的預(yù)期條件接近。這些條件可以根據(jù)氣候和材料數(shù)據(jù)，使用預(yù)測邊界條件的邊界模型來確定。邊界模型越精確，起始條件越接近模型預(yù)測的最終位置，模型的運行速度就越快，輸出結(jié)果也可能越精確。
然后，軟件將模擬從每個單元流向周圍單元的氣流，以及邊界表面與相鄰單元之間的熱交換。經(jīng)過一系列迭代后，模型將趨于穩(wěn)定狀態(tài)，代表空間內(nèi)的實際氣流速度和預(yù)期溫度分布。
越來越多的 CFD 軟件能夠與其他模型進(jìn)行交互，例如
邊界模型。
氣候模型
建筑服務(wù)模型
能源消耗和二氧化碳生成模型。
輻射模型
采光和照明模型
CAD 和 BIM 軟件
如果使用得當(dāng)，CFD 可以成為一種非常有用的工具，其輸出圖形非常具有說服力和誘惑力。然而，結(jié)果在很大程度上取決于建立模型和解釋結(jié)果的人員的知識水平。隨著 CFD 軟件的使用越來越簡單，對其所依據(jù)的數(shù)學(xué)模型了解甚少的人也更容易操作，這一點日益受到關(guān)注。
如果輸入的信息是錯誤的，那么輸出的信息也會是錯誤的。CFD 無法替代常識。
開發(fā) CFD 模型的一個重要考慮因素是單元網(wǎng)格的生成。單元格數(shù)量越多，模擬就越精確，但模型運行所需的時間就越長。在空間的某些部分，使用較大的單元格大小可能不會對結(jié)果產(chǎn)生重大影響，但在敏感區(qū)域，例如復(fù)雜邊界周圍或邊界表面與旁邊空氣之間可能存在較大溫差的地方，單元格必須盡可能小，這在計算上是切實可行的。例如，要正確模擬冷窗旁的下沉氣流，就必須采用非常小的單元尺寸(細(xì)網(wǎng)格)。如果不模擬這種下沉氣流，就會低估窗戶與其所包圍空間之間的熱交換。
在封閉空間的表面為非笛卡爾式(即它們是彎曲的或有角度的，而不是純粹水平或垂直的)的空間中，重要的是網(wǎng)格應(yīng)為體貼合式(即網(wǎng)格遵循表面輪廓)，而不是笛卡爾式(一系列階梯)，否則表面的空氣流速將被低估，因此空間與其封閉表面之間的熱量傳遞將被低估。這一點在溫差較大的情況下尤為重要。
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