建筑环境CFD模拟：问题与优化

"本文主要探讨了建筑环境中的CFD（计算流体动力学）模拟问题，作者李晓锋来自清华大学建筑学院。文章介绍了CFD的基本概念，即利用计算机解决流体动力学方程组，结合计算机图形学展示结果。文中强调了CFD模拟在建筑环境中的应用，如室外风环境和室内热环境的模拟，以及其相对于模型实验的优势和不足。此外，还讨论了室外风环境模拟在生态住宅和绿色建筑评价中的标准，以及CFD模拟在设定和参数选择上的挑战与工程实践中的应用策略。" CFD（计算流体动力学）是一种利用数值方法解决流体动力学问题的技术，它将复杂的流体流动方程转化为可由计算机处理的形式，同时通过图形化显示结果，便于理解和分析。在建筑环境中，CFD模拟被广泛应用，尤其是在分析建筑周边的空气流动、温度分布、风压系数以及室内空气流动和温度分布等方面。 模型实验虽然直观且可靠，但由于周期长、费用高，CFD模拟则提供了更快捷、成本更低的替代方案，尽管技术门槛较高，且存在不确定性。例如，CFD可以用于模拟建筑周围的风环境，以确保行人区域的适宜风速，防止冬季过度压差和夏季局部旋涡，促进自然通风，这在《生态住宅评估守则》和《绿色建筑评价标准》中都有明确要求。 然而，CFD模拟在实际应用中面临设定标准不统一的问题。AIJ和COST提出的高精度设定虽然理想，但在工程实践中可能过于复杂。因此，有需要寻找一套既能满足工程精度要求又具有可操作性的建议设定。这包括控制迎风堵塞度（一般要求不超过4%）、确定合适的计算区域长度、网格数量、网格长宽比、壁面函数和差分格式等关键参数。 建筑环境中的CFD模拟是一项综合了流体动力学、数值计算和计算机图形学的多学科技术，对于优化建筑设计、提高建筑环境舒适性和节能性具有重要意义。随着技术的发展，CFD模拟的精确性和实用性将得到进一步提升，更好地服务于建筑行业的可持续发展。