建筑通风模拟系列教程（2）：RhinoCFD高层风压分析

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~

在上一期的建筑通风模拟教程中，我向大家介绍了借助Simscale云计算平台进行建筑群通风模拟的基本使用方法。

但是无论是Simscale还是更早之前介绍的Autodesk Flowdesign，它们的使用都涉及到一个比较棘手的事情：建筑模型和CFD模拟软件之间的交互问题。

因为当各位使用这两款软件的时候,大家都需要把自己使用建模软件建立好的建筑模型导入其中，这也就意味着如果如果在后续的模拟中你想对模型进行任何的修改，或者方案的比对的话，都需要重新建立项目，重新导入，和重新设置CFD参数，非常的麻烦。而在实际的建筑设计过程中，无论是根据通风效果进行总平面布局的调整还是根据风压进行高层造型修正，这种对于方案的修改是非常普遍的。所以上述的模拟方式会大大降低我们方案比较的速度。

因此今天的第二期教程中，我将向大家介绍一款功能强大并且完全内置于Rhino的CFD模拟软件--RhinoCFD.并使用它完成一个不同造型高层建筑风压比较的简单案例。

STEP 1

基础介绍

RhinoCFD是一款由英国cham公司开发的一款CFD模拟软件，它集成了大部分PHOENICS的流体分析功能并且完全内置于Rhino中（兼容Rhino5和Rhino6）

因此相交于其他CFD模拟软件，RhinoＣＦＤ有了如下几个不可替代的优势。

1：完全内置于Rhino中，模型的修改和调整极其方便。

2：CFD物件可以借助Rhino指令进行调整，更为直观（比如借助Rhino Gumball直接对风洞范围进行调整，直接使用Rhino的移动和复制命令调整probe）

3：功能全面，除了进行静态模拟之外还可以进行复杂的动态模拟（比如火灾模拟和污染物模拟等等）

STEP 2

下载与安装

童鞋们可以直接在food4rhino平台上搜索RhinoCFD的进行下载，链接如下:https://www.food4rhino.com/app/rhinocfd.

点击链接进入网站后，大家需要注意的是RhinoCFD目前提供了多个可供下载的版本，除了对于Rhino5和Rhino6的支持不同外，还有RhinoCFD Lite2.0和RhinoCFD 2.0这两个不同的版本。其中前者可以提供永久免费使用，但是功能有部分阉割。后者则是完整版，但是只能凭借学生身份获取2个月的免费使用。小伙伴可以根据自己的需要进行选择。

下载解压之后，可以获得如下文件。对于Rhino6CFD2.0文件直接双击使用Rhino Package Installation Wizard进行安装。

不过经过在不同电脑上进行安装测试后笔者发现，部分电脑可能会出现如下无法安装的情况。这个时候大家需要手工选择使用WinRAR进行打开，将文件解压缩，并放到C:\Program Files\Rhino 6\Plug-ins文件夹中。

这个时候打开Rhino，选择option，plugin，点击install，找到之前复制的文件，选择RhinoCFD即可完成安装。

一切成功之后，大家的Rhino界面中应该会出现如下的图标

不过这个时候大家还不能使用RhinoCFD，因为当你点击第一个图标的话软件会提示你提供注册文件。所以我们下面就按安装文件的提示，填写申请表格，发送给RhinoCFD官方获取授权 (一般授权的批准为四天左右)。

得到授权之后我们就可以正式开始RhinoCFD的使用啦。

STEP 3

CFD模拟

首先我们先在Rhino中建立一个基本几何体模拟我们的高层建筑。

对于RhinoCFD而言，它对于模型的需求与上一期介绍的Simscale一致，需要为封闭的实体，在这就不再赘述了。

点击工具列的第一个图标，创建domain。软件会提示你选择一个文件夹用于存储CFD模拟生成的数据。

之后我们需要选择对应的RhinoCFD版本，目前RhinoCFD提供三个版本，对于建筑分析我们一般会选择FLAIR.

点击ok之后，大家会在rhino界面中看到一个黑色的线框，这就是我们目前的风洞范围，因为其除了RhinoCFD属性外同时具有Rhino属性，所以我们可以使用一系列Rhino指令对其进行大小和位置的修改。相交于Simscale里面的设置无疑方便了很多。

而对于网格密度的设置同样简便，我们可以点击show grid,这是模型中会出现一个蓝色线和橙色线所构成的网格，转动Rhino视角我们可以看到不同方向的网格分布。

如果童鞋们想修改网格密度的话，直接双击网格，在弹出的界面上选择X或Y或Z方向，勾选enable auto meshing.

通过滑动滑块我们就可修改网格的密度了。不过网格过密的话虽然精度更高，计算时间也会随之加长，大家需要根据自身的需求设置。

当然对于domain大小和Mesh细分，各位也可以在grid dialog里面进行手工的详细设置，比如对于不同分区设置不同的网格密度，和大小渐变参数等等，考虑到篇幅，本次教程中对于手工设置的内容就不再涉及了。

与Simscale一样，下一步就是设置边界了，也就是进风口和出风口。点击edit domain edge conditions.

弹出的界面会让你为Rhino中的domain的6个边界设置相应的属性。其中open表示出风口而flow表示进风口。我们可以把domain的正面设为进风，domain的背面设为出风。其他未经设置的界面会自动默认为wall.风速大小设为沿Ｙ方向１０ｍ／ｓ．

设置成功后，Rhino界面会以紫色显示进风口以蓝色显示出风口。

因为对于这样一个简单的建筑体块的静态分析，我们并没有必要进入main menu修改solution parameter，使用默认即可，所以到此位置，前期基本的设置以及完成，点击Run solver，进行ＣＦＤ的模拟。

STEP ４

结果预览

经过一段时间的等待，RhinoCFD会弹出对应的提示告知我们计算已经完成。

这个时候大家就可以进入结果预览界面了。点击load result.这时大家会在Rhino界面中看到一个青色的小圆盘，它其实就是我们的cut plane,在Rhino界面中移动其位置，我们就可以看到对应的可视化结果。

右侧的view options卷展栏可以控制器显示参数。比如我们可以通过修改scalar显示不同的数据，默认值为pressure，我们可以把他修改为velocity，或者density。

不过目前的结果显示只显示了不同的颜色而没有显示各个颜色所代表的含义，因此我们需要点击scalar key.这时我们就可以在右侧看到对应的legend了。

而在Rhino中将青色的圆盘转动我们就可以看到yz平面的数据分布了。将scalar设为pressure。迎风面的压强分布就一目了然了。

在这我们还可以通过select and contour blockage命令

直接显示物体表面的压强分布。当然除了截面显示和物体显示之外，RhinoCFD还有其他非常丰富的显示模型，比如等值面，stream，line和point。在这就不再一一介绍了，大家可以在Add probe下拉列表中加入对应的probe进行观察。

点击save result file，我们就可以将结果保存起来，用于以后的随时调用。

接下来，当我们修改几何体造型进行压强对比时，小伙伴们就不用再次设置对应的网格细分，domain大小，边界情况和进出风口数据了。只需要修改Rhino物体造型，直接点击run solver即可。工作的效率会大大的提高。

最后总结下本次教程的重点：

1：RhinoCFD的优势

２：RhinoCFD模拟的基本操作（与Rhino操作结合）

3：结果的显示与观察（与Rhino操作结合）

4：不同方案之间对比的方法

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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