通風優化的案例
住宅建筑的通風優化設計 ￥30
自然通風是改變室內環境的重要方式，但是目前很多住宅都存在通風效果較差的問題，在房屋和小區設計的早期就結合當地的氣候條件對住宅進行通風優化是非常重要的。本文主要完成了以下工作；
（1）對上海地區的氣候條件進行了調研總結，確定了仿真計算的工況；
（2）調研了民用建筑的的平面形式，并選取了某一典型的民用住宅，發現了其在通風散熱方面存在的問題；
（3）借助于CFD分析軟件，結合（1）中的氣象條件和（2）中的建筑物特點，對住宅內、外流場的通風進行了仿真分析，通過計算結果，總結了住宅目前存在的問題；
（4）對住宅存在的問題，從建筑朝向、建筑平面、門窗結構、排風、通風墻體、屋內流道布局等幾個方面對住宅進行了優化設計；
（5）對優化后的住宅進行了再次CFD仿真計算，通過對比優化前后的房屋內外速度分布和壓力分布，驗證了優化的有效性。
展開 基于CFD的離心通風機結構優化方法與試驗對比
可以預見，通過改變風機的葉輪結構，改善氣流在流道內的流動，減小渦區，還可提高通風機的效率，降低噪聲。
二、離心通風機的結構優化及數值分析
2.1 改進方案
從上述數值模擬看出，原有風機模型主要存在以下缺點：
（1）流場不均勻，在葉輪的進、出口部位速度分布很不均勻；
（2）氣流在蝸舌處存在很大的沖擊，致使產生很大的噪聲；
（3）長、短葉片之間的氣流存在一定的擾動。
針對上述缺點，對風機結構進行了優化設計，在保證外形尺寸不變的前提下，對原有模型的葉輪結構做了如下改進：
（1）將原有的長、短葉片組合改為全部采用長葉片，并對葉片數進行了相應調整；
（2）增大了葉片出口安裝角以補償葉片數減少對風機壓力的降低；
（3）改變了葉片進、出口寬度以及葉輪進口直徑大小。
改進后的葉輪結構見圖7。
2.2 改進后數值計算結果及分析
運用前面所述的CFD數值計算方法，將改進后的風機模型重新進行數值計算。圖8~圖11為改進后風機模型在設計工況點，Z=0截面的內流特性趨勢圖。
從圖8靜壓分布云圖看出，改進后A型離心通風機的靜壓較改進前有所降低，工況點的風機進出口壓差為4562.16Pa，更加接近設計值。從圖9速度云圖看出，改進后的模型，氣流在進口處明顯改善，氣流均勻地進入葉輪區；氣流在整個流道內的分布也更加均勻。在機殼邊緣處，改進后模型的氣流速度較改進前有所降低，對機殼的沖擊降低，有利于噪聲的降低。
展開 計算流體動力學(CFD)方法在電機通風冷卻結構優化中的應用
通風冷卻技術是大型電機設計的關鍵技術之一，對電機的尺寸和性能有著重要的影響。由于
大型水輪發電機的試驗數據很難獲得，因此，可綜合應用比例模型試驗、網絡法和三維計算流體動力學
(CFD)改善電機中風量分布的均勻性，以控制溫度，避免溫度過高縮短電機壽命。
計算流體動力學（CFD）方法在電機通風冷卻結構優化中的應用.pdf
用 CFD 優化置換通風設計
如果建筑布局適應置換通風系統的尺寸和其他特殊要求，
總結置換通風系統與傳統混合通風相比的優點和局限性：
好處
改善室內空氣質量
更好的聲學和更少的噪音（應用置換通風擴散器而不是混合通風擴散器可以將聲級降低 5 的 NC 系數）
更低的壓降、更小的風扇和更低的能耗
更少的擴散器和更少的管道系統
更高的通風效率（一年中大部分時間都可能提供免費冷卻）
限制
不能廣泛應用
更復雜的送風管道
擴散器更貴
中性室溫較高
置換通風使用 CFD 進行設計優化研究
分析方法和小規模實驗室實驗有時用于預測建筑物的自然通風流特征。在設計階段，這些技術有助于了解流動特性，包括可能的通風率、任何熱分層和新鮮空氣分布。作為替代方案，計算流體動力學 (CFD) 越來越多地用于預測建筑氣流和測試自然通風策略。隨著最近計算能力的進步，創建 CFD 模型和分析結果的過程變得更少勞動密集型，從而減少了時間和相關成本。CFD 優于分析和實驗方法，可以在整個流場的許多位置提供空速和溫度數據。
項目概況
本研究使用了以下項目：位移通風 CFD 分析。本項目的目的是評估分隔房間在兩種典型通風模式下的空調性能：（1）混合通風，和（2）置換通風系統。
對于總共六個具有代表性的空調場景，執行 CFD 模擬以檢查兩個分隔空間的溫度分布和局部熱舒適度。模擬結果表明，分隔房間中的溫度分布是通風策略（混合通風與置換通風）的強函數，但受擴散器布置的影響很小。
仿真參數
由尺寸為 4 m × 4 m × 2.5 m 的兩個相同空間組成的計算域。這兩個空間通過隔墻中的一扇門相連，空氣可以從一個空間移動到另一個空間。
展開 
如何在有限預算下裝修設計化學實驗室
4.優化通風系統設計
化學實驗室的通風設計至關重要，尤其是在實驗中會釋放有害氣體或氣味的情況下。通風系統的設計應根據實驗室的實際情況量體裁衣，避免不必要的高成本。
自然通風：在預算有限的情況下，可以考慮通過自然通風來降低能耗，適當增加窗戶的開口面積，增強空氣流通。
局部排風系統：對于某些特殊實驗區域，可以配置局部排風系統，如實驗臺上方的排風罩，以集中排放有害氣體。這樣可以避免整個實驗室需要昂貴的中央空調和復雜的通風系統。
在有限預算下進行化學實驗室的裝修設計是一項挑戰，但通過合理規劃空間、精簡裝修材料、選擇高性價比的設備與家具、優化通風系統設計、利用二手設備等方式，完全可以在不影響實驗室功能性的前提下，做到節約成本。這不僅能夠滿足實驗室的基本需求，還能夠確保實驗室長期安全、穩定的運行。科學、節約且高效的設計將為化學實驗室的正常運營提供堅實的保障，為科研、教學等各類工作提供有力支持。
化學實驗室裝修設計中的關鍵在于“精打細算”，只有通過合理安排預算，選取合適的材料和設備，才能最大限度地提升實驗室的工作效率和安全性，為實驗人員創造一個優質的工作環境。
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環境仿真技術驅動建筑可持續設計
識別風敏感區域（角區、女兒墻），優化結構布置與阻尼系統設計，提升抗風安全性。
Ansys Fluent 中的分析顯示了格拉斯哥建筑物周圍的風速
2.通風設計優化
宏觀尺度可針對建筑群體（街區、校園），微觀尺度聚焦單體建筑布局，建立詳細的CFD三維模型，輸入當地氣象數據。 結合不同風況（主風向、風向頻率），精確模擬氣流通過開窗或特定通風系統（如通風塔、雙層幕墻風道）的路徑與流量，評估通風效率、空氣齡、污染物擴散路徑。指導建筑形態與開窗策略設計、中庭設計、通風口布局、機械輔助通風系統配置，確保室內空氣質量（IAQ）達標，尤其在人員密集場所（交通樞紐、醫院）。[8]
圖源網絡
3.疲勞與耐久性評估
基于風荷載時程數據與材料S-N曲線（應力-壽命曲線），運用疲勞分析算法（如雨流計數法）預測建筑構件（螺栓、焊縫、玻璃夾具）在長期風荷載作用下的累積損傷與壽命，發現潛在的結構耐久性問題，并指導結構優化和運維方案制定，是實現結構長壽命與運營安全性的核心環節。
4.噪聲控制優化
預測建筑周邊及內部風噪聲分布，識別噪聲源（如百葉、通風器）空間分布，及其在風環境下產生噪聲的聲壓級大小，評估其對周邊敏感區域（如住宅、醫院、學校）的影響。指導選用低噪聲構件、優化幾何造型（如導流鰭片）、設置聲屏障，有效降低室內外噪聲污染，提升聲環境舒適度。
03 神工坊?應用案例
基于swOpenFOAM的智慧風場平臺
某風電整機領域的頭部企業，為實現對風場風機發電量的實時精準評估，對風資源分析的分辨率提出了極高的要求，并需要開展大規模的仿真分析。然而，現有的硬件和軟件資源無法滿足現場高效運作的需求。
基于SimForge?平臺，該企業成功完成了仿真求解模塊的高性能改造及部署，整體性能得到顯著提升，提升了4.2倍。
展開 電子散熱仿真軟件，你知道多少?
自動優化功能
支持DOE、SO、RSO優化設計方法;
全球電子熱分析軟件，唯一真正具有自動優化設計能力的軟件;
不但可以優化設計散熱器等關鍵器件，還能夠進行如PCB板的器件布局優化、通風口位置及形狀優化風扇選型及安裝位置優化等各種設計方案的優化.
仿真測試一體化接口
可與熱瞬態測試硬件T3Ster形成仿真測試一體化解決方案，存在雙向接口，直接利用測試數據校準仿真模型.
多物理場耦合
與Mentor Graphics HyperLynx?PI，可以計算電源完整性和詳細PCB的焦耳熱;
通過MpCCI FSI Mapper結合，可板的器件布局優化、通風口位置及形狀優化風扇選型及安裝位置優化等各種設計方案的優化.
用戶界面
工程化的用戶界面，視覺上比較接近實物的畫面
面向對象的建模技術，專業針對電子熱分析的參數化模型，工程化的參數定義
優缺點總結;
電子器件庫豐富;
求解快速可靠;
笛卡爾網格適合電子系統散熱分析;
可以自動優化設計;
支持EDA與MCAD接口;
后處理豐富.
2.ICEPAK
ICEPAK軟件由計算流體力學軟件提供商Fluent公司，專門為電子產品工程師定制開發的專業的電子熱分析軟件。是專業的、面向工程師的電子產品熱分析軟件。借助Icepak的分析，用戶可以減少設計成本、提高產品的一次成功率，改善電子產品的性能、提高產品可靠性、縮短產品的上市時間。
特點分析：
網格技術
需結合外部的網格生成器;
對網格的劃分有嚴格的要求;
需要對網格進行反復與細致的進行調試才能生成較高質量的網格.
模型庫
風扇、PCB、機箱等少量器件庫.
CAD接口
允許直接使用CAD模型.
展開 CFD技術在綠色建筑設計中的應用
CFD技術在綠色建筑設計中的應用
CFD技術在建筑行業的應用已經也有多年的時間，其在通風及熱島效應、霧霾污染物分析等都發揮了巨大作用，根據2015年國家實施的《綠色建筑評價標準》中，也將CFD技術列入了標準之中。
本案例我們以某夜校為實例進行完整的綠色建筑分析，如下圖1為夜校的三維模型。
圖1 夜校三維模型
1.通風模擬
本例中共有三層樓，其中每層樓格局相同，我們建立一層樓的模型，對其通風問題進行分析，圖2和圖3分別為DM中建立的分析模擬、分析云圖；根據分析速度場及空氣齡對通風不暢區域進行優化設計。
圖2 DM分析模型
圖3 分析云圖
2.火災模擬
火災的模擬對于建筑設計十分重要，目前對于火災的模擬也是基于CFD基礎之上的。
圖4 煙霧模擬
3.逃生模擬
根據上文模擬起火的位置，設計逃生路線，從而可以計算逃生的時間，從而判斷建筑物對于安全通道的設計是否合理。
圖5逃生模擬圖
展開 奧運場館風環境分析與建筑云
為了對場館內風環境有著更好的控制，奧運場館中都必須安裝機械通風裝置，比如空調、通風機等，而如何更好的節省機械通風裝置所消耗的能源，更好的利用自然通風等，都需要對場館內空間結構進行詳細分析，對空間分布及通風裝置位置進行優化。
南京天洑開發的建筑云仿真系統，基于CFD（計算流體力學）仿真技術，能夠對室外及室內場館的風環境及熱環境進行詳細分析，得出在場館內任意位置的氣體流動及溫度分布情況，從而能夠指導場館的空間結構設計，以及通風裝置的位置選取。下面將介紹幾個典型案例：
建筑云仿真系統
1.某綜合體育館內部風環境分析
綜合體育管一般具有空間較大，觀眾人員密集且一般集中在場館底部；空調負荷大，空氣流通容易出現死區；空氣流通及溫度分布受日照影響較大等特點。
某綜合體育館內部模型
通過CFD技術對場館內氣體流動情況進行分析，分析不同位置的氣流及溫度分布情況，則可以的送風系統的設計進行指導，并進行對比分析。同時可以校核各種送風條件下，是否滿足某些比賽風速要求。
2.某網球中心賽場風環境分析
網球場館一般位于室外，且頂部會有較大開洞，受自然風流動影響較大，頂部結構對氣流分布有較大影響，頂部往往還會有打開、閉合或不同傾角等多種狀態。
通過CFD技術則可以對不同頂部開合狀態下氣體流動情況，風壓分布情況等進行分析。
同時還可以將周圍建筑物放進來一起模擬氣流狀態。
展開 用計算機來“算”房屋風水，準不準？從建筑模擬仿真技術角度剖析人與住宅之間的影響
滿足人體舒適度要求，主要功能房間通風狀況良好。
外流場仿真分析有利于自然通風風場布局優化，以及大空間建筑物的流程模擬，便于工程師對特定的房間或者區域進行策略調整，實現更有效的室內自然通風，節能減排。
HVAC系統分析
自然通風屬于客觀因素，如果想要主觀調整室內通風環境，人們往往會選擇空調作為調節室內氣流的手段。空調利用冷風、熱風調節室溫，不僅改變了家居的居住舒適度，還會形成磁場，對居室的風水有很大的改變。因此我們可以利用HVAC系統仿真分析來如何設置最佳氣流位置。
“HVAC”即是“供暖通風與空氣調節工程”的英文縮寫，簡稱“暖通空調”。主要目的為控制室內熱環境，改善室內空氣品質的重要技術。
為制定出最佳的通風空調方案，暖通設計師從建筑方案設計階段就開始探尋建筑物室內外的氣流的速度場、溫度場、濃度場的分布，盡可能設計出最為高效、舒適、節能的空調系統。
HVAC的CFD模擬
為達到空調系統運行高效且節能，暖通設備運行管理人員也一直致力于探尋設備能效的最大化。在研究建筑環境及其HVAC系統之間的動態作用時，仿真和模型是最常用的方法。
描述HVAC系統的軟件從功能的不同大致也可以劃分為兩種類型，一種是基于系統的，另一種是基于部件的。
展開 仿真科普｜駕馭風場，筑風為友：CAE風環境仿真技術驅動建筑可持續設計
<strong style="color: rgb(15, 133, 214);">識別風敏感區域（角區、女兒墻），優化結構布置與阻尼系統設計，提升抗風安全性。</strong></p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://pic2.zhimg.com/v2-a8e157779ef69b40ee93e63c2310fceb_1440w.jpg" data-size="normal" data-rawwidth="802" data-rawheight="320" data-original-token="v2-5cd1a4a574174a6dee3a49c209369db1" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="802" data-original="https://pic2.zhimg.com/v2-a8e157779ef69b40ee93e63c2310fceb_r.jpg" style="text-align: left;"></p><p class="ql-align-center">Ansys Fluent 中的分析顯示了格拉斯哥建筑物周圍的風速</p><h3><strong>2.通風設計優化</strong></h3><p> 宏觀尺度可針對建筑群體（街區、校園），微觀尺度聚焦單體建筑布局，建立詳細的CFD三維模型，輸入當地氣象數據。 結合不同風況（主風向、風向頻率），精確模擬氣流通過開窗或特定通風系統（如通風塔、雙層幕墻風道）的路徑與流量，評估通風效率、空氣齡、污染物擴散路徑。
展開 
FLOTHERM的介紹
Comand Centre的DOE（Design Of Experiment）功能和自動循序尋優功能(Sequential Optimization,簡稱SO)可以自動整理各種可變參數（幾何、材料、功耗、網格約束、表面屬性、流體、邊界條件）供用戶選擇，在用戶指定優化設計參數空間并設定想要達到的優化設計目標（如IC溫度、散熱器溫度與重量等，可以多優化目標加權組合）后，軟件就可以在無設計人員參與的情況下依據設計約束和優化目標自動尋找符合該系統的優化設計方案。本優化工具不但可以優化設計散熱器等關鍵器件，還能夠進行如PCB板的器件布局優化、通風口位置及形狀優化、模塊及系統的風路設計與優化和風扇選型及安裝位置優化等各種設計方案的優化。隨著專家系統的不斷引入，FLOTHERM的優化功能會越來越強大。FLOTHERM軟件是全球電子熱分析軟件唯一具有自動優化設計能力的軟件。
FLOMOTION-仿真結果動態后處理模塊，不僅有最大最小值指示、任意斜面的標量或矢量可視化、復雜空間等值（溫度、壓力、速度）曲面、物體表面溫度分布、流線、真實感非常強的示蹤粒子運動、流體質量流、熱功率流、誤差空間分布等多種可視化手段，而且提供用戶大量的分析結果總結性數據：如傳導、對流、輻射三種傳熱路徑的效果，Heatsink等物體每個面的對流換熱系數，風扇工作曲線及其真實工作點，通風孔的散熱效率等等；它還可以將運算后的數據以流體示蹤粒子三維動畫等形式直觀方便地顯示出來。
展開 地鐵空調通風設計
地鐵通風空調系統運行能耗是地鐵總能耗的主要組成部分，合理設計地鐵通風空調系統以及優化運行，是地鐵節能運行的關鍵。
設計仿真 | 優化暖通空調(HVACR)系統的設計以應對新時代的挑戰
使用海克斯康的CradleCFD軟件進行無縫且全面的多物理場計算流體動力學（CFD）仿真有助于優化HVACR系統設計。室內環境和室內空氣質量的熱舒適預測CFD模擬也支持綠色建筑認證項目，如LEED和BREEAM。
01 優化暖通空調風扇性能
在設計風扇時，關鍵考慮因素是降低噪音和功耗，同時提高風扇效率和流場穩定性。空氣動力學和氣動聲學建模很困難，通常需要很長的模型準備時間（幾何清理、網格劃分）。準確的預測風扇噪音是另一個挑戰。
松下生態系統擁有市場領先的產品系列，包括通風風扇、廚房抽油煙機、 空氣凈化器和屋頂風扇。 希望在其通用通風風扇系列中實現高效率和低噪音，以便增強市場競爭力。
使用高效，友好的Cradle CFD 仿真，實現低軸功率以高效率和更低噪音的風扇設計。在仿真優化選擇了三個設計變量進行優化 – 弦長、前傾角和風扇葉片的進口角。經過樣機實驗證實，優化設計的性能在所有參數上均高于現有產品。此外，在相同風量下，風扇噪音降低了接近2.5 dB，總壓力效率提高了 2.5%。
該公司通過Cradle CFD 仿真優化，既能夠提高產品性能，又能夠提高了產品舒適性，及實現了降噪。
02 熱交換器設計
在設計換熱器的同時優化/最大化傳熱并最大限度地減少壓力損失和結露冷凝具有挑戰性。同時為了精確預測換熱器性能，需要對沸騰/相變等復雜的物理現象進行仿真，而此類復雜物理模型的求解需要很長時間。幾何結構的復雜性，在傳統的仿真軟件中導致高內存消耗和以及大量的計算時間。
Boost HEAT的創新鍋爐設計使用燃氣（天然或丙烷）燃燒產生的能量來運行壓縮機。BoostHEAT的再生式熱壓縮機在斯特林循環的基礎上有效地將氣體與熱泵循環融合在一起，與上一代傳統冷凝鍋爐相比，效率高達200%。
展開 由入口氣流引起的離心式壓縮機振動的篩選標準的定義
低于此閾值的壓縮機設計可以優化，如下一節所述。
次同步振動風險的緩解
如等式 (11) 所示，影響次同步振動幅度的關鍵參數是氣體入口處的特性、系統的剛度和阻尼系數以及壓縮機入口部分的幾何形狀。這些參數中的大多數通常無法更改，并且由于合同要求，其中一些參數的變化可能會被阻止； 入口速度分布因子是個例外，由于壓縮機幾何形狀的相對較小的變化，它可能會發生顯著的變化。
其中 vmax 是 AR 截面處氣體速度的最大值，在轉子軸線周圍的任何角度位置（通常在入口噴嘴軸線的相同角度位置），而 vavg 是整個圓周上的平均值。根據 CFD 結果，對于未優化的入口幾何形狀，值通常介于 2 和 2.5 之間。可以通過優化的幾何形狀獲得較低的值（大約低至 1.5），例如在圖 2 的示例中：大型可變截面入口增壓室以及增壓室和第一葉輪之間的平滑過渡，具有大曲率半徑和均勻的壓縮率通行區。通過引入進口導葉，可以進一步降低該值，降至 1.1 甚至更低。應通過對提議的入口幾何形狀的專用 CFD 分析進行估算，或通過與類似幾何形狀的比較進行插值。
入口壓力通風系統的優化
在軸周圍獲得更均勻的速度場并因此降低值的第一種方法是優化入口壓力通風系統的幾何形狀。圖 16 顯示了在具有水平剖分機殼的大型低壓離心壓縮機的四種不同進氣道設計的 CFD 結果之間的比較。分析是在考慮所有情況下相同的氣體入口條件下進行的。
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