Airpak中文学习案例(含软件操作步骤)-CFD模拟教程-自然通风室内环境模拟

CFD模拟篇-Airpak软件学习1.Airpak软件可以用来做什么？在学习CFD软件之前，我们要知道这个软件能够帮助我们解决什么问题。

Airpak软件其实是一款基于Fluent求解的一款十分强大的软件。

可以用来进行建筑室内空调气流组织模拟，空气品质、自然通风，室外风环境，产品设备散热模拟，客车火车等交通工具室内模拟，室外空调外机气流模拟，室内污染物（co2,甲醛等），厨房通风等等。

模拟完了之后，可以出的结果有：温度、湿度、风速、压力、pmv-ppd(即热舒适度）、空气龄（空气新鲜程度）等等。

这个软件对于暖通专业（建环）或者从事绿建方面工作的人使用的比较多，当然在其他行业也会用的到。

对于设计院或者绿建单位，要用他出一些前期的可研报告、建筑设计评估和优化，对于科研单位，主要用于科学研究。

2.如何学习CFD如何学好CFD，对于这个问题，其实我觉得没有什么特别好的捷径。

我们要做的是，正确的方法和努力勤奋，少走弯路。

2.1软件底层逻辑在学习任何一个CFD软件之前，你首先要了解这个软件运行的底层逻辑是什么，他是基于什么原理，弄明白了这个道理，你学习来才不会费劲。

比如Airpak是基于"object"的建模方式，fluent求解器运行的，而ICEM是基于拓扑结构的建模方式。

很多人在学了gambit后，再来学习ICEM，大半年过去了，ICEM还是没有摸着门道，特别痛苦，回头接着学习gambit。

这是因为这2个软件建模的方式是不一样的，所以思维没有转换，学起来也很难。

掌握了大的学习思维之后，我们最重要的是要有一条系统的科学学习方法。

2.2理论知识的掌握在学习具体软件之前，你需要掌握CFD模拟的一些基本知识比如什么是湍流方程、网格划分的目的、什么是后处理，这些知识是你学习软件之前必须掌握的，也是根基。

那如何学习这些知识呢，你可以看看很多CFD相关的书籍，一般第一章都会介绍一些。

如果你觉得看书麻烦，可以关注某公众号：七师兄课堂，里面有CFD公开课的讲解和文章。

某建筑室内自然通风风环境模拟分析（二）周盈盈1韩冠楠21.江苏龙腾工程设计股份有限公司；2.东南大学建筑设计研究院有限公司摘要：本文针对南京某一建筑，纵向边沟的设计，运用Air⁃pak软件模拟当有车辆待检时，车库里面冬、夏两季的速度场、浓度场和CO浓度分布情况。

根据模拟结果，夏季工况下，除车道附近辅以机械通风外，在x=105到x=0m的区域内，CO浓度大面积超标，整个区域辅助以机械通风；冬季整体风向不利于该建筑自然通风，需要整体辅以机械通风。

关键词：Airpak软件；速度场；温度场；CO浓度1工程概况该建筑用地面积50776m2，地势总体东北较高，西南较低，地面标高在23.15m~15.00m。

根据特殊的地形，在立体空间营建模式的基础上采用维修管理位于地上一层，停车场位于地下一层，生态停车场位于建筑顶层，在建筑主体纵向的两边开挖边沟。

建筑纵方向边沟的设计，可以使地下的停车场具有一定的采光，节约室内用电；可以使地下的停车场具有一定的通风，减少室内通风设备的使用；也可以增加立体绿化的面积，提升绿地率。

2模型的建立根据南京冬季和夏季风向，将建筑南向洞口设置为opening，西侧的边沟开口处、内部车道以及功能房间的门都用vent表示；中间的功能房间用挡板分隔；公交车按照12×2.5×3.5的尺寸设定sources来代替；由于该建筑不是规则的正六面体，而软件中room（即软件默认的计算域）是规则的正六面体，选择用Hollow 的block将建筑外围，room内的部分抠除。

此外，为了建模方便，将整个建筑顺时针转9度，则建筑大部分边平行或垂直于坐标轴，大大降低建模时坐标点的计算，只需将之后带入计算的室外风速的方向做适当调整即可[4.5.6.7]。

建立有车辆待检情况的网格模型，车道内布满了缓慢运行的待保公交车。

由南向北总长330m，宽度79m，层高7.6m，按1:1建立模型。

内有60个停车位，但考虑到停滞车辆不会产生热量及CO气体，所以模型中不予表示。

Airpak软件中文学习案例（含软件详细操作步骤）建筑边庭对室内环境的影响-CFD模拟分析目录01篇建模问题 (3)1.1模拟概况 (3)1.2简化模型 (5)1.3用airpak建模 (5)1.4airpak建模步骤 (6)02篇网格生成篇 (9)2.1网格生成详细步骤 (9)2.2网格检查 (11)03篇条件设置 (12)3.1边界条件设置 (12)3.2初始参数设置 (15)3.3残差和计算参数设置 (16)04篇模拟后处理 (17)05篇边庭模拟小结 (21)01篇建模问题1.1模拟概况本工程是某地区一栋坐北朝南的办公楼，东侧是贯穿一层的边庭，主要功能为通风采光，南侧是一个内部走廊。

办公楼一共2层，上下层都为办公室、会议厅，建筑面积大约3000平方米。

室内布置主要为桌椅、空调等（实际模型详见下方图纸）。

本工程主要通过CFD模拟软件Airpak对建筑边庭进行研究，分析边庭（中庭）对建筑室内的通风效果通过温度、湿度、风速、空气龄、PMV-PPD等指标参数，评价室内通风效果。

本教程由百度账号：a谷雨c燕,第七代师兄，独家原创分享，未经许可不得转载。

首次发布在百度文库模拟工况为：(1)冬季无空调时，边庭对室内通风、热舒适度的影响。

(2)冬季有空调时，边庭对室内通风、热舒适度的影响。

1.2简化模型拿到二维图纸或三维图纸后，建模的思路是先熟悉图纸，二维和三维图纸都看一遍，了解图纸中的建筑和物体的布局，其次结合CFD 模拟工况的要求，对建筑模型进行必要的简化，最后依据图纸信息进行建模。

例如本工程，是一个办公楼，要做如上2个工况的模拟，拿到图纸后熟悉每个房间的布局，里面有桌椅、人体、玻璃幕墙等。

对里面的人体进行舍弃，边庭处的沙土、植物对气流影响不大的也进行舍弃，最后得到一个模拟的大致布局。

脑中有了这些模型后，可以自己画一下，也可以建模的时候一遍勾勒，一遍看图。

1.3用airpak建模开始建模时，要了解各个模型的尺寸信息，长x宽x高，应该使用airpak里的那个模块比较合适。

Airpak气流组织模拟教程编制人：张占莲2015-9-15案例：以广州某办公室房间为例，房间尺寸6m×8m×4.5m，室内通风采用同侧侧送风，上送下回送风方式，送风量1800m³/h，送风温度18℃，广州夏季室外干球温度34.2℃。

室内各物体尺寸、数量及边界条件设置如下表1所示：表1 边界条件设置名称尺寸数量边界条件送风口0.5m×0.2m2个速度入口，2.5m/s 人0.4m×0.35m×1.73m2人热源，75W灯 1.2m×0.2m×0.15m3个热源，40W电脑0.4m×0.4m×0.4m2台热源，173W回风口0.5m×0.2m2个自由出口桌子 1.5m×4m×1.05m1个——北外墙————定壁温，34.2℃1.建模1）打开软件，新建工程。

注：保存路径及工程名称中不要出现中文，中文无法识别。

2）调整房间模型尺寸：Model Room Edit可更改odject名称调整尺寸大小、坐标位置：Geometry可根据个人习惯通过输入起点/终点或起点/长度来确定坐标位置。

3）建立灯、人体、电脑等模型：Creat b locka.创建灯具模型修改block名称：lamp输入坐标尺寸定位a .创建灯具模型：在properties 中修改属性，定义热源。

将灯简化为长方体的固体block定义热源40W利用copy object 可复制灯具模型。

复制数量偏移量b.创建简易桌子模型（可无）采用固体block 创建桌子模型，因桌子并非热源散发源，桌子模型可有可无。

（这里仅作为障碍物）c.创建电脑模型步骤：◆简化为固体的block；◆修改名称为com.1；◆输入坐标定位；◆定义热源属性：173W；◆Copy object命令，设置偏移量。

d.创建人体模型步骤：◆可直接使用自带人体模型，也可将人体简化为长方体的固体block；◆修改名称为person.1；◆修改尺寸，人体为坐姿；◆定义热源属性：75W；◆Copy object命令，设置偏移量。

Airpak中文帮助文档（1.7部分）此文翻译来自Airpak帮助文档1.7部分通过1.7部分，你将使用Airpak 建立一个问题、解决一个问题以及输出结果。

这是 对Airpak 特点的基础介绍。

如有疑问可参考Airpak帮助文档的相关部分1.7 示例在下面的示例中，你将使用Airpak建立一个问题、解决一个问题以及输出结果。

这是对Airpak特点的基础介绍。

使用指南中的例子将提供更完整的程序特点。

1.7.1 问题描述图1.7.1显示的所要解决的问题。

房间中包含了一个开放的进风口、一个排气口和一个恒定温度的墙。

房间的长是4.57 m，宽是 2.74 m，高是2.74m。

房间外测量值是0.92 m ×0.46 m，同时引入一个冷空气射入房间使得空气流动。

排气口的尺寸是0.91 m×0.45 m。

惯性的力量、浮力的力量以及湍流混合的相互作用对所提供的空气的渗透及路径有着重要的影响。

1.7.2 主要的过程图1.7.1显示的问题是一个稳定通风的情形。

边界温度以及速度是被定义的。

示例中的步骤简要如下：z打开和定义一项工作z调整默认房间大小z对于一个房间生成一个进风口（opening）、排气口（vent）以及墙z生成网格z计算z检查结果1.7.3 开始一个新工作启动Airpak（1.5节）。

图1.7.2.显示的是【Open job】面板。

在【Select the job to open】文本显示框中路径的最后将/sample写上。

点击【Accept】打开一个新工作。

Airpak将生成一个10 m×3 m×10 m默认房间，同时在图形窗口显示房间。

你可以使用鼠标左键围绕一个中心点旋转房间，或者使用鼠标中间键你可以将房间转移到屏幕的任意一点上。

使用右键放大或缩小房间。

为了将房间回复的默认方位，点击【Options】菜单下【Orient】，在下拉菜单中选择【Home】。

1.7.4 定义工作通过定义房间的种类和设置环境温度来开始工作。

普通办公房间的 CFD分析摘要：以某办公房间为例，利用计算流体力学（CFD）技术，对办公房间通风方案进行模拟。

本文重点分析了通风过程中工作区的空气速度矢量、温度和空气年龄分布特性，以此为依据评价了室内的空气质量，并以此对送回风口的位置进行了调整，找到了较好的通风方式。

对计算过程及结果的分析表明，送回风口的位置不同，不仅对室内的空气环境质量有影响，而且还会影响网格的划分与计算收敛的情况。

关键字：CFD，通风，空气年龄，空气品质1 引言随着科技的快速发展，人们在室内度过的时间越来越多，也越来越长，室内空气环境也愈显现出它的重要性。

他的好坏不仅仅关系到人的舒适与健康，也会影响工作人员的工作效率甚至工业产品的质量和效率，还与创造室内空气环境需要的能量关系密切。

而室内环境的质量是温度、湿度、风速、空气新鲜程度和污染物分布的综合评定，请看参考文献[5]。

现就一普通办公房间研究不同送回风口的位置对室内空气环境的影响，特别是要对人员活动的区域进行考察研究（因为人在办公室内工作有特定的工作区，以人为本的思想也得到了体现）。

并以工作区的空气质量为评判重点来调整送回风口的位置，以便找到更优的通风方案，此方案既能使室内有良好的空气流动形式，而且又减小能量的消耗，为实际安装送回风口作了较好的理论铺垫。

对计算过程和结果的研究分析表明，网格的划分以及计算的收敛情况也与送回风口的位置有关，且顶上送风不利于计算的收敛，但它能保证较好的空气质量。

2 物理数学模型2.1 物理模型房间的大小为2.8m×3m×4m，内部的设置如图1所示：有一人，一台电脑，一盏灯，在左边的墙上有一个窗户，此外还有送回风口，其中红色时送风口，绿色为回风口，图上显示的是第五种方案的送回风口的位置。

房间内气体流动是稳态的自然对流、强迫对流和辐射换热都存在的湍流，气体物理特性是常温、低速、不可压缩流体，符合Boussinesq假设和理想气体状态方程。

基于Airpak的办公室热环境数值模拟分析贡欣; 蒋琴华【期刊名称】《《土木建筑工程信息技术》》【年(卷),期】2019(011)006【总页数】9页(P113-121)【关键词】热环境; 气流组织; 热舒适; 模拟分析【作者】贡欣; 蒋琴华【作者单位】华东建筑设计研究院有限公司上海 200041【正文语种】中文【中图分类】TU17引言表1 办公室围护结构传热系数Table 1 Office envelope heat transfer coefficient外墙传热系数W/(m2·K)内墙传热系数W/(m2·K)楼板传热系数W/(m2·K)外窗传热系数W/(m2·K)内门传热系数W/(m2·K)0.551.451.882.82.33室内气流速度、温湿度都是人体热舒适的要素，污染物的浓度是室内空气品质的一个重要指标。

因此，要使房间内人群工作区成为一个温湿度适宜、空气品质优良的环境，不仅要有合理的系统形式及对空气的处理方案，还必须有合理的气流分布[1]。

计算流体力学分析方法是国内外公认的室内气流组织设计和评价最简便的方法[2]。

通过CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法研究室内热环境已成为现代通风空调工程研究规划和设计中的课题之一[3]。

本文采用Airpak软件强大的可视化后处理功能，全面综合评价办公室两种空调送风方案下的工作区空气的温度、湿度、速度和空气品质。

1 工程概况及设计参数1.1 建筑概况该建筑是武汉市某35层办公楼，其中1-6为层裙房，层高4.5m， 7-35层为主楼，层高4.2m，总建筑面积约76 000 m2，办公建筑面积约52 800 m2，由于建筑楼层较多，且每层空调布局基本相同，选取第8层办公室为例进行分析，办公室长为9m，宽为8m，外墙均采用玻璃幕墙，房间有2扇2 100mm×1500mm的内门。

Airpak气流组织模拟教程编制人：张占莲2015-9-15案例：以广州某办公室房间为例，房间尺寸6m×8m×4.5m，室内通风采用同侧侧送风，上送下回送风方式，送风量1800m³/h，送风温度18℃，广州夏季室外干球温度34.2℃。

室内各物体尺寸、数量及边界条件设置如下表1所示：表1 边界条件设置名称尺寸数量边界条件送风口0.5m×0.2m2个速度入口，2.5m/s 人0.4m×0.35m×1.73m2人热源，75W灯 1.2m×0.2m×0.15m3个热源，40W电脑0.4m×0.4m×0.4m2台热源，173W回风口0.5m×0.2m2个自由出口桌子 1.5m×4m×1.05m1个——北外墙————定壁温，34.2℃1.建模1）打开软件，新建工程。

注：保存路径及工程名称中不要出现中文，中文无法识别。

2）调整房间模型尺寸：Model Room Edit可更改odject名称调整尺寸大小、坐标位置：Geometry可根据个人习惯通过输入起点/终点或起点/长度来确定坐标位置。

3）建立灯、人体、电脑等模型：Creat b locka.创建灯具模型修改block名称：lamp输入坐标尺寸定位a .创建灯具模型：在properties 中修改属性，定义热源。

将灯简化为长方体的固体block定义热源40W利用copy object 可复制灯具模型。

复制数量偏移量b.创建简易桌子模型（可无）采用固体block 创建桌子模型，因桌子并非热源散发源，桌子模型可有可无。

（这里仅作为障碍物）c.创建电脑模型步骤：◆简化为固体的block；◆修改名称为com.1；◆输入坐标定位；◆定义热源属性：173W；◆Copy object命令，设置偏移量。

d.创建人体模型步骤：◆可直接使用自带人体模型，也可将人体简化为长方体的固体block；◆修改名称为person.1；◆修改尺寸，人体为坐姿；◆定义热源属性：75W；◆Copy object命令，设置偏移量。