南京市南部新城微环境模拟——我的心得体会

 

刚进课题组,除了上课吃饭看文献,再就是自学CFD,没想到老板比我更喜欢冒险,把项目给我这个没有一点经验的人,...



刚进课题组,除了上课吃饭看文献,再就是自学CFD,没想到老板比我更喜欢冒险,把项目给我这个没有一点经验的人,甩下一个期限——一(太)个(狠)月(了)时间,命我边自学软件边完成这个项目。

于是只能抱着不成功便成仁的态度一头扎进实验室,为了协助我较快完成任务,钱老板速度配置了一台40核工作站,然而,饭饭只能:感动、感恩、感谢。.

刚好最近要对这个模拟做个汇报,所以,在这里总结一下吧O(∩_∩)O哈哈~



项目概况
先说说这个南部新城——BTW,后来才是真正具体了解的。
南京市南部新城规划图


刚拿到设计院图纸,看到这么庞大的建筑群,小饭饭的心情几乎崩溃的o(╯□╰)o。继续... ...

南部新城位于南京市中心部分,本项目规划总占地面积592.8万平方米,总建筑面积1287.5平方米。南部新城北起秦淮河、运粮河至绕城公路,西起南河、接秦淮河、沿机场二通道接宁丹公路,南至绕越高速。
南部新城地理位置


主要任务
1. 全年不同季风条件下,模拟南部新城风环境;

2. 夏季典型天气期间,城市热岛效应模拟;

3. 区域能源对城市热导效应的改善效果模拟。


模拟过程与心得
Step1:项目概况分析,简化物理模型,建模。
南部新城三条主要通风廊道


该区域内建筑群功能区域较多,主要包括居民小区、军事管理区、公共服务设施区、创新街区、生态景观区和空地。图纸:整个范围内最高建筑达200m,分布在公共服务设施区;最矮建筑为居民住宅区,只有8m;居民小区高度多在60-80m之间。另外,居民区内建筑群外形尺寸相似,创新街区和公共服务设施区建筑分布散乱、形状多样,整个城市范围内各建筑群结构的差异较大,所以,这里采用分区的办法(像这样子的大范围建筑群,分区还是很(非)有(常)必(重)要(要),不然划分网格的时候就会...命途多舛)。
根据各区域功能,划分区域


Step2:关于物理建模&划分网格

自学时候(一切以简单为主),学的是传说中低级粗暴的Gambit,做这个项目差点时候差点被嫌弃。有大神说:这么复杂的网格,Gambit根本不行;老板说:我不会用Gambit,你学学mesh,师兄也不用...后来找了网上的砖家咨询,仁家竟然先要...咨(什)询(么)费(鬼),不过也是从这时候真真体会到知识就是金钱(ˉ▽ ̄~) 。最后,还是自己最靠谱。
关于建模画网格,想总结几点:

1. CAD图纸的处理: 在不影响建筑群整体风场的情况下,可以将平行或垂直于来流风向且建筑高度、外形都相同的建筑群合并;对有明显局部特征的建筑物轮廓:如较大尺寸的尖角、凹槽、凸起,做规则化处理成矩形或其他多边形。

2. 计算域确定后,在CAD中处理好面域(一般较正规的建筑设计院图纸已建好,不然要自己花费工夫),然后直接导入Gambit就好啦!(估计老板至今还以为这么多建筑我是一个个画出来的)然后利用Sweep功能,大批高楼拔地而起了(这是最好玩的一步)O(∩_∩)O~

3. 划分网格(关键中的NO.1):首先是分区,不用说啦。再者是选择分区画网格的方法。网格划分大概用了三四天时间,主要原因是网格质量太差,没找到更准确的方法。反复试下来,主要方法有实面拼接和由底向上两种。一方面考虑各区域之间网格数据的连接,另一方面考虑局部网格的密度。网格大小,自己试吧!反正最后画完,导出网格没有错误的时候开心地冲到食堂一下吃了好多水饺!眼睛和颈椎瞬间都不疼了,且画且珍惜~(*^__^*)

4. 关于数学模型,这个就不说了...网格多,迭代过程漫长,慢慢等吧,不收敛的结果真是离谱的一塌糊涂o(╯□╰)o再次感谢老板的那台他以为“速度快到能飞起来”的工作站。


模拟结果
其实,一开始想学这个软件,不单单因为科研需要,最主要是觉得CFD充满艺术感,线条组合、迭代、云图等,可以把理工类的东西,方程、数字、代码做得这么漂亮(尽管现在还只是小渣渣一枚)。
图纸简化(中间版)
网格质量(侧面)
冬季工况风速矢量图
过渡季风速云图
风压视频
风场流线视频
区域能源条件下夏至日建筑表面温度分布


前前后后加学习加摸索加反复修改,这个项目做了一个多月吧。这期间,断了和彭彭秋影的聚会,断了和湘去平江路玩的念想,不过想想也是喜欢认真的自己。碰到那种连续熬夜做出的模型瞬间崩塌,差点在实验室抱着小师姐哭出来的时候;那种每天早上打开工作站看计算结果心情的各种忐忑...虽然知道自己要坚持下去,但是后来发现,看上去很努力,其实就是自己感动自己。一方面知识掌握的很不够,再一方面就是处理问题的能力不够。两者碰一起,就是效率低下。

每次跟老板交流,无论遇到什么样的问题,我先想到的是,找出问题重新开始,然而,他总能沉着冷静分析、改正,无形之中节约了很多时间,提高了效率。

不过后来和老板讨论结果我提出想继续修改,老板突然那句“你是不是处女座的”,我觉得他好可爱!

嗯,差不多就这么多了。
饭饭

我喜欢用Z轴表示竖坐标,不习惯用Y轴。

X、Y、Z轴就像汽车的油门、离合和刹车,你得慢慢习惯。



老板
你们说这个云图背景颜色用亮色好看还是暗色好看?



老板
饭饭

我觉得都好看!

你真会说话。



老板
PS:我一般不怎么登录公众号,所以大家后台留言我回复得很不及时,如果有事情可以微信消息给我。谢谢你们!


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