Airpak中文原创教程-办公室空调通风案例-软件详细操作教程

1 Airpak 模拟室内环境专题模拟室内环境专题 室内热舒适度室内热舒适度 室内风环境室内风环境 室内气流组织室内气流组织 详细软件操作详细软件操作 原创声明：本教程由百度文库账号：原创声明：本教程由百度文库账号：a 谷雨谷雨 c 燕燕 原创原创 未经本人授权未经本人授权，禁止修改禁止修改、转载转载、恶意传播恶意传播、用于商业等行用于商业等行 为，否则追究法律责任为，否则追究法律责任 2 目目录录 01 篇篇-基础知识基础知识5 1.1 热舒适度评价参数热舒适度评价参数.5 1.2 模拟评价结果展示模拟评价结果展示.5 02 篇篇-建模篇建模篇7 2.1 模型简介模型简介. 7 2.2 模型简化思想模型简化思想.7 2.3 软件详细操作部分软件详细操作部分.8 03 篇篇-网格划分网格划分17 3.1 网格生成网格生成17 3.2 网格质量显示网格质量显示.18 04 篇篇 模拟设置及计算模拟设置及计算19 4.1 边界条件设置边界条件设置.19 4.2 模拟计算设置模拟计算设置.22 4.3 收敛情况收敛情况. 24 05 篇篇-模拟后处理模拟后处理25 5.1 温度云图显示温度云图显示.25 5.2 速度矢量图显示速度矢量图显示.25 5.3 PMV-PPD 云图显示云图显示26 06 篇篇-模拟小结模拟小结28 3 01 篇篇-基础知识基础知识 本教程将介绍如何利用 Airpak 软件模拟建筑室内热舒适环境、研究室内气 流组织分布情况。在做模拟之前，我们首先要弄清楚一些常见的评价室内热舒适 性的指标。只有知道了 这些指标，才能方便我们发现模拟过程中出现的异常， 才能知道最后模拟的结果是否出现满足我们预设的要求，方便后期模拟调整。 1.1 热舒适度评价参数热舒适度评价参数 室内热舒适评价指标：温度、湿度、风速、PMV-PPD、空气龄等。 民用建筑空调设计参数： （1）夏季：夏季：温度：2428；相对湿度：40%-65%；风速：应不大于 0.3m/s。 （2）冬季冬季：温度：1822；相对湿度：40%-60%；风速：应不大于 0.2m/s。 （3）PMV-PPD： PMV：评价室内环境冷热感，一个客观的数字，基本可以反映这个人当时的冷 热感。一般遵守 ASHRAE 7 分制， 0 分中性，3 分很热，-3 分很冷（取值范围 -33）-0.50.5 人体感觉舒适。 PPD：公式估算出人们对该环境冷热不满意的比率，即 PPD（取值 20%）。 （4）空气龄空气龄：是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。反映了 室内空气的新鲜程度，它可以综合衡量房间的通风换气效果，是评价室内空气品 质的重要指标。 （5）压力：压力：民用建筑室内对各个功能区域压力要去不一样。厨房、卫生间等污 染较大的地方，要求保持负压，客厅、卧室、办公室等区域要求保持正压值。 1.2 模拟评价结果展示模拟评价结果展示 Airpak 模拟出来的结果形式还是非常丰富的，可以出云图、矢量图、动画、 数据格式等。下面两张图片就是数据机房温度分布云图和办公室 PPD 分布云图 的结果。 4 当然我们还可以显示某个点、某个面的、某个物体和整个空间的局部模拟出 来的数据结果。使用软件进行模拟后处理还是非常方便的，你不需要额外的后处 理软件进行处理操作。 图 01 数据机房温度分布图 02 办公室 PPD 分布图 5 02 篇篇-建模篇建模篇 今天这节课来教大家，如何将实物建筑模型转化为我们的软件模型。本篇包含以 下三方面内容。 （1）模型搭接 （2）网格划分 （3）软件详细操作部分 2.1 模型简介模型简介 从网上找来了一个办公室的常见模拟。我们看建筑室内有办公桌、柜子、窗户、 饮水机这些陈设的物品。我们首先要知道这些屋面的尺寸。 （下面这些列出来的 物品尺寸都是经验值）。 办公室模型办公室模型：5米x7米x3米（长 x 宽 x 高）; 室内有办公桌、电脑、人体、柜子、分体空调、电灯等。 图 03 办公室模型图 2.2 模型简化思想模型简化思想 在一个封闭的建筑室内，影响气流组织的主要是建筑结构布局、气流输送装 6 置、散热设备等。 为了减少模拟的计算量， 我们对一些建筑室内对气流组织影响不大非典型设 备可以省略。 （例如本建筑室内窗帘、 盆景、 饮水机、 书本、 桌面上的小物品等） 。 结合以上思想我们将模型简化为： 模型尺寸：桌子（1.5x0.5x0.8）、电脑（0.5x0.5x0.1）、柜子（4.5x0.3x1.8） 、 荧光灯（1.2x0.1x0.1）、人体 1.7 米、门（1.3x2.1）、窗（0.8x1.8） 分体空调（0.4x0.4x1.8）、墙体（0.24 米厚）。 2.3 软件详细操作部分软件详细操作部分 结合以上简化模型，我们用 Airpak 软件进行建模。 （01）首先我们要建立一个房间 room。 打开软件 airpak-new-命名房间名称 01-点击 create 确定。这样就建立好 了一个 room 房间。 Room 尺寸大小是默认的，我们可以点击左侧模块栏，修改 room 尺寸，定 义起始点和尺寸。这里修改成 X（0,5）Y（0,3）Z（0,7），分别表示房间的长宽 高，起点定义为（0，0，0）。 图 04 新建 room 7 图 05命名房间名称 图 06 修改 room 尺寸 (02）建立办公桌和电脑模型 接下来我们需要在建立好的 room 房间里放置上面的办公桌和电脑模型。我们利 用 block 模块来建立办公桌和电脑模型。 A.建立办公桌模型建立办公桌模型 1. 点击左侧模块栏 block 建立办公桌模型 2. 修改尺寸 X (0.3,1.8)、Y (0,0.8)、Z（1.5,2.0） 3. 修改房间名称 Z01 8 图 07 建立办办公桌 B.建立电脑模型建立电脑模型 1. 点击左侧模块栏 block 建立电脑模型 2. 修改尺寸 X (0.9,1.2)、Y (0.8,1.1)、Z（1.8,1.9） 3. 修改名称 DN01。 4. 设置电脑散热量 200w 5. 这样电脑模型就建立好了。 图 08 建立电脑模型 9 图 09 设置电脑散热量 （03）复制模型 选中 Z01 和 DN02-鼠标右键-copy boject-分别向 Z 轴和 X 轴复制模型。 向 Z 轴迁移 1.5 米，复制 2 次。向着 X 桌迁移 2.9 米，复制一次。如图所示： 图 10向 Z 轴方向复制模型 10 图 11 向 X 轴方向复制模型 图 12 复制后的模 C.建立其他模型 1. 建立柜子和门窗模型 按照上述建立办公桌的方法一样，使用 block 建立柜子模型。 使用 parttition 模块建立门窗。 使用 wall 模块建立外墙。 11 图 13 建立柜子模型 图 15 复制柜子模型 12 图 16 建立门模型 图 17 建立窗户模型 2.使用 block 和 opening 组合模块建立空调模型。 （1）首先建立空调外壳， 利用 block 建立空调外壳， 尺寸为 X （2.6,3） ， Y （0,1.8） ， Z（6.6,7.0），命名为 KT01。 （2）其次利用 opening 模块，建立送回口和风口。 13 送风口尺寸为 X（2.65,2.95）,Y(1.5,1.7),Z(6.6,-) 回风口和送风口尺寸设置一样，我们利用复制和迁移命令，Y 轴迁移-1 米。 （3）值得注意的事，需要将送回风口紧贴 block 模块表面。 图 18 建立空调外壳模型 图 19 建立送回风口模型 14 3.建立人体模型，在左侧模块栏点击 person，设置人体高度 1.7 米。 图 20 建立人体模型 4.建立外墙模型，在左侧模块栏点击 wall，设置墙体厚度 240mm。其他墙体属于 内墙可以不设置。 图 21 建立外墙模型 15 03 篇篇-网格划分网格划分 按照上述方法建立好模型后，可以开始生产网格了。 3.1 网格生成网格生成 （1）点击软件上侧工具栏网格图标 Mesh （2）勾选 object params-点击 Generate 生成网格。 （3）大概生成了 5.5 万个网格量。 （4）点击 Display 查看生成的网格情况，如果较差可以进行调整。 图 22 生产网格模型 （5）我们点击 quality 查看网格生成的质量情况 （6）如果生成的质量不太好，可以调整模型布局 （7）也可换一种网格类型生成 16 3.2 网格质量显示网格质量显示 图 23 网格生成情况 图 24 网格质量情况 17 04 篇篇 模拟设置及计算模拟设置及计算 本节包含以下 2 方面的内容： （1）边界条件设置 （2）模拟计算设置 4.1 边界条件设置边界条件设置 对办公室内的条件进行设置， 空调风口、 人体、 电脑、 外墙等传热边界进行设置。 1. 空调送回风温湿度设置， 送风口:风速 2m/s,温度 22，湿度 55%;回风口:风速 2m/s,温度 26，湿度 60%。 图 25 送回风口温度、风速设置 图 26 送回风口湿度设置 18 2. 人体三人身高 1.7 米 ，散热 75W/m 2. 图 27 人体设置 3. 电脑散热量设置为 200W。 图 28 电脑散热设置 4. 外墙设置 （1）厚度设置为 240mm 19 （2）传热系数 0.75w/km 2 图 29 外墙设置 5.门窗设置 （1）门设置成厚度 0.05 米，传热量 20W。 图 30 门设置 （2）窗设置厚度为 0.012 米，传热量 50W。 20 图 31 窗设置 4.2 模拟计算设置模拟计算设置 （1）选择湍流方程-重力方向-指北针-模拟相关参数如下： 图 32 模拟计算设置 21 （2）设置迭代次数 600 次，计算残差值。 图 33 迭代设置 （2）点击 solve，勾选 start monitor-点击 start solution 开始计算。 （3）如果有其他设置要求科研点击 Advanced 进行设置。 图 34 计算设置 22 4.3 收敛情况收敛情况 完成上述步骤后，软件会弹出残差图和计算过程图 2 个窗口。我们只需要等待 计算完成，就可以了。如果模拟收敛了就会达到设定的残差值，计算结束。 图 35计算过程 图 36 残差收敛 23 05 篇篇-模拟后处理模拟后处理 本年内容主要为模拟的后处理部分 （1）温度云图显示 （2）风速矢量图显示 （3）PMV-PPD 云图显示 5.1 温度云图显示温度云图显示 （1）打开 plane cut （2）勾选 show contours （3）点击 Parameters （4）Contours of 选择 temperature （5）设置温度显示范围 22-31，点击 apply 显示云图 图 37 温度云图显示 5.2 速度矢量图显示速度矢量图显示 速度矢量图显示方法和 5.1 类似 24 （6）打开 plane cut （7）勾选 show contours （8）点击 Parameters （9）Contours of 选择 Velocity magnity （10）设置速度显示范围 0-2，点击 apply 显示云图 图 38 速度矢量图显示 5.3 PMV-PPD 云图显示云图显示 PMV-PPD 显示和云图显示方法类似，只不过多了一个步骤就是设置人体衣 服热阻和活动情况。 （11）打开 plane cut （12）勾选 showVectors （13）点击 Parameters （14）Contours of 选择 PMV （15）设置衣服热阻和人体活动情况。 25 （16）点击 applay,生成 PMV 云图。 （17）PPD 的设置方法和 PMV 方法是一样的。 图 39 PMV 云图显 26 06 篇篇-模拟小结模拟小结 至此我们一个完整的模拟项目操作流程结束了。 回顾下一个模拟正常的操作 流程