建筑通风模拟系列教程（3）：Butterfly室内通风分析

又是新的一周，制图教室和大家准时相见~

经过之前几期建筑通风模拟教程的介绍，相信大家已经大致掌握了Autodesk Flowdesign, Simscale和RhinoCFD这三款CFD软件的基础操作。

而在上一期的使用RhinoCFD进行高层风压分析的案例中，相信大家都已经感觉到了内置CFD软件给我们设计工作来了效率的极大提高。那么在参数化日益普遍的今天，CFD软件能否在rhino的基础上进一步内置到我们的Grasshopper中了？相信这是很多小伙伴会提出的问题。

因此今天的第三期教程中，我将向大家介绍一款完全内置于Grasshopper的CFD模拟软件--隶属于Ladybug tools的butterfly.并使用它完成一个建筑室内通风分析的简单案例。

STEP 1

基础介绍

Butterfly是由Ladybug tools开发人员开发的一款使用Python代码库，借助openfoam进行通风模拟的CFD软件。它可以帮助我们在Grasshopper环境下，进行基础室内外通风的计算。

相较于其他CFD软件，butterfly的发展时间很短，直到2018年10月6号，第一个公开版本butterfly0.004才正式推出，而至今为止，大的版本更新也只有一次，即2019年2月23日的Butterfly0.005版本。这也导致了Butterfly的计算速度和计算精度相比其他成熟的CFD软件是略有不足的。尽管如此，Butterfly也有其不可忽视的优点：

1：完全内置于Grasshopper中，借助GH电池，模型的修改和调整更为方便。

2：通用Ladybug Tools组件，可以快速自定义显示效果。

3：参数化控制，方便后期的调整和重复使用，工作效率较传统软件高。

STEP 2

下载与安装

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

点击链接进入网站后，选择最上部的BF0.005版本进行下载。

将下载的文件加压之后，使用GH打开其中的installer文件，将boolean toggle设置为TRUE即可。

如果小伙伴们的电脑中已经安装有BlueCFD-Core的话直接重启Rhino即可使用Butterfly，如果没有安装的话，可以参考Github里面的介绍完成BlueCFD-Core的安装（https://github.com/ladybug-tools/butterfly/wiki）

安装完成之后，再次打开GH，大家如果看到如下的Butterfly的卷展栏，并且Butterfly运算器也可以正常工作的话，证明BF已经顺利的安装到你的电脑里面了，下面我们就能开始实际操作的演练啦。

STEP 3

通风模拟

因为BF里面运算器的数量并不算特别的少，所以在今天的教程中，我并不会一一介绍所有电池，相反我会以一个室内通风的案例带着各位了解一下BF的基本使用思路，由点及面的帮助大家掌握Butterfly。

和其他CFD软件一样，模拟的第一步永远是建立几何体。而经过前面几期建筑通风的教程学习，相信大家也都知道了基本的几何体包括墙体，进风口和出风口。BF中几何体的建立同样如此。不过BF与Simscale和RhinoCFD不同的是，它可以使用单面和开放的多重曲面用作模拟物体。

下图依次为进风口，出风口和墙体。

将其拾取到GH界面中。

之后我们需要使用的第一个运算器叫做create butterfly geometry.与创建HB物件类似，BF也需要通过这样一个运算器将Rhino或GH物体赋予通风模拟的相关属性。

连接好名称与几何体之后，这一步最为关键的确定边界属性。我们可以在01：boundary分栏中选择Inlet，outlet和wall boundary进行分别设置。

之后使用create case运算器将各个BF元素进行合并。到此为止我们通风模拟的第一部分创建几何体就完成了。

下面我们要进行所有CFD模拟必须的一步，网格划分。这里要使用到两个运算器：blockmesh和snappyhexmesh.

链接方式如下，这样我们就完成了第二部分Mesh的划分。

之后我们就要开始CFD的计算了。这时要使用的运算器是solution运算器。

链接上一步的case，因为是室内通风模拟，所以recipe选择steady incompressible　(同之前教程中的其他ＣＦＤ软件完全一致)。

solution parameter是这里面一个非常重要的参数，因为它控制这control dictionary和probe这两个输入端。

在control dictionary里我们可以设置模拟的end time(类似于其他ＣＦＤ软件中的interation)

而在probes里面我们可以以点的方式设置probe的位置以及其类型（目前提供速度压强和温度这三个选项），比如我们选择建筑的地面生成测试点，并将probe的类型设为速度。

设置完成后运行solution，到此位置第三部分CFD演算也就完成了。

最后我们将进行数据可视化的操作，选择butterfly load probe value我们即可获取每个点的风速值。借助之前上一步生成的测试点，我们就可以使用GH自带的vector preview进行简单的向量可视化操作。

也可以借助Ladybug的recolor mesh生成室内的风速图。

最后总结下本次教程的重点：

1：Butterfly的优势与不足

２：Butterfly模拟的基本操作（与Grasshopper操作结合）

3：结果的显示与观察（与Grasshopper以及Ladybug操作结合）

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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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