建筑通风模拟系列教程（1）：Simscale建筑群通风模拟

Original 洪宸 LAC STUDIO 2020-01-24

又是新的一周，制图教室和大家准时相见~

几个月前我曾在制图教室撰写过一篇使用Autodesk Flowdesign进行通风模拟的文章：不会建筑风环境模拟？10分钟带你掌握基本通风分析方法。发文之后在后台收到了很多读者对于建筑风模拟的咨询，证明了在各位童靴的方案设计中,建筑通风分析还是占有不小的比重的。

考虑到Autodesk flowdesign中的建筑通风模拟存在着部分缺陷，在后续的时间里，我会陆续推出一系列建筑通风模拟的系列教程，从建筑师和建筑系学生的视角出发，带着大家了解一下那些简单，易学并且适合建筑学人士使用的CFD （computational fluid dynamic）软件。

并且在这需要说明的是，考虑到制图教室大部分的读者都是在校的学生，因此此套教程涉及到的软件都是免费或者有学生试用期的ＣＦＤ软件，对于那些大型商业CFD模拟软件，虽然它们的功能非常强大，但考虑到其动则上千欧元的售价远远超出一般学生的承受范围，在这就不再介绍了。

那么今天第一期的教程中，我们要学习的是如何使用Simscale云计算平台进行建筑群的通风分析。

STEP 1

基础介绍

相信细心的小伙伴已经发现了，对于Simscale我把它叫做云计算平台而非软件，这是因为Simscale并不是一款用于线下的实体软件，而是一款完全集成于线上，不需要任何线下工具的在线平台。这就使得Simscale相比于其他CFD模拟软件有了如下几个不可替代的优势。

1：可以调用云计算资源，让CFD计算速度不再受本地硬件水平限制

2：操作相对简单，云平台完成大量预设操作

3：完善的在线咨询功能，随时帮助你解决分析模拟问题

4：不止于CFD模拟，还有众多其他功能（比如结构有限元计算）供你使用

明白了优点之后我们就可以正式开始Simscale的学习，首先网址链接：

https://www.simscale.com/

输入上述网址就可以进入Simscale云计算平台的官网。进入之后各位首先需要完成基本的注册操作。注册过程中大家可以选择免费的community plan，平台会提供给各位每年2000个core hours用于CFD模拟，对于大部分的学生而言应该是足够了。

注册完成之后，登入。点击右上角的Dashboard进入项目页面。

Dashboard会自动存储你所有之前进行分析的项目，所以如果你想打开过去的项目的话，直接点击对应视图然后选择open project即可。

而如果想创建新的项目的话，在上一界面点击New Project。

输入基本信息

进入模拟界面后的第一步操作就是上传模型，因为Simscale只提供模型的云计算分析，并不提供直接的在线建模功能，因此各位需要在本地使用建模软件完成模型的建立，在上传Simscale平台。

STEP 2

模型准备

因为Simscale与Rhino交互良好，并且可以直接识别Rhino模型，因此在本次教程中我们将使用Rhino简单的建立一个体块模型，用于模拟我们的建筑群。

模型建立本身其实并没有什么可说的，但是在这这有几个注意事项需要大家说明一下。

1:CFD分析需要建筑模型为封闭实体

大家在进行模型建立的时候一定要注意，模型的属性需为closed solid polysurface，即封闭的实体。

而不能为open surface.

而当场景中模型较多不方便手工检测的话，大家可以使用Rhino中的检测边缘功能。检查是否具有开放边缘。有的话进行相应的补齐或者重建即可。

2:用于CFD模拟的模型需要进行相应的简化操作

因为CFD模型是相对比较消耗计算资源的，对于过于复杂的模型往往会出现计算时间过长甚至无法计算的情况。并且CFD模拟会根据后续的网格划分进行计算，一些过小的物件对于实际计算本身的结果也不会有什么帮助，所以对于复杂的模型一定要进行相应的简化。

检测无误后，我们就可以保存并上传我们的文件用于CFD的模拟啦。

STEP 3

CFD模拟

上传完成之后，首先我们需要创建模拟，并选择对应的模拟类型，对于建筑通风分析来说我们一般会选择 Incompressible Flow Analysis。

建立模拟之后我们就会在界面的左手边看到关于这次模拟的卷展栏，这里面显示为绿色的部分即为完成设置，显示为红色的部分即为尚未完成设置。对于初学者而言，主要需要进行操作的部分就是那些还未完成设置的红色分区。

首先需要完成的是对于Mesh的修改，点击mesh会弹出mesh参数，在这我们可以修改mesh的类型，大小，质量和计算核心数量。对于建筑模拟推荐参数如下。

（PS: 大家如果对于某个参数具体的含义不清楚的话，用鼠标在对于位置点击一下左键即可弹出相应介绍）

完成设置之后，点击generate。Simscale就会自行进行mesh的建立。这一步如果模型复杂的话会往往会花费较多的时间。

稍等一会，我们就可以得到如下的mesh了.

之后点击material，选择介质。一般选择Air即可。

下面我们需要完成boundary condition的设置，主要需要调整的就是进风口和出风口的设置。

比如在这我们就把Y轴前部设为进风口，并设置相应的风速，把Y轴尾部设为出风口。

到此为止，最基本的CFD参数设置就完成了，当然大家如果有时间的话还可以对在左侧卷展栏中对风洞范围，风洞类型，细分程度等等参数进行详细的设置，在这就不再一一赘述了。

最后点击simulation run即可进行CFD的计算了。这一步花费的时间与会比第一步生成mesh的时间还略长一些。

STEP 4

结果预览

计算完成之后我们就可以进入结果预览界面了。点击post-process result.

我们就会进入如下显示界面，看起来略有一些复杂，但是对于大部分建筑学人士而言我们往往需要的就是场地截面的风速和风压，因此选择在左上角选择cut plane.然后在左下角选择要显示的数据类型，并且我们还可以通过point和normal调整截面在整个三维空间中的位置。

之后大家如果想把分析结果保存到本地的话，直接点击screenshoot, 根据提示双击获取，点击下载按钮即可将图片保存到本地。

那么到此为止，我们一个简单的借助Simscale云计算平台的建筑群CFD通风模拟案例就完成了。最后关于Simscale的使用有一些小tips分享给大家。

1：大家在使用过程中如果遇到什么问题，随时可以点击网站下部的咨询按钮，选择一位官方技术人员进行咨询。

或者大家也可以进入官方的论坛，将自己的问题发布到论坛上等待技术人员进行解决。（论坛链接：https://www.simscale.com/forum/）因为Simscale是一个在线云平台，所以技术人员可以直接打开你的在线项目，因此大部分的问题都是可以妥善解决的。

2：大家如果想深入学习Simscale的话，Simscale也提供了大量在线的教程和案例。点击网站右上角的learning，选择tutorial即可看到大量的官方教程。

并且我们还可以根据类别和难度进行相应教程选择，非常的方便。

最后总结下本次教程的重点：

1：Simscale平台的优势

2：用于CFD模拟的建筑模型的注意事项

3：CFD模拟基本操作

4：结果的显示与观察

教程讲完了，还是我们的老规矩，大家有任何想说的，都可以在评论区给我们留言。有任何问题，可以通过我们制图教室的负责人加入我们的制图教室交流群，大家一起快乐地学习进步吧~

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洪宸

二七

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