airpak3.0帮助文件第一部分中文tutorial-guide(中文)

1、帮助文件办公室通风简介：这篇教程演示了如何使用Airpak在电脑上创建有两个人工作的办 公室模型。教程中你将会了解到：1 .打开一个新的任务2 .电脑模拟相对湿度分布的设置3 .创建 blocks, openings, vents, partitions 和 walls4 .创建辐射影响的模型5 .改变电脑计算的迭代次数即为模型的细腻光滑程度，迭代次数越高模 型效果越佳6 .初步计算出一个结果7 .检查模型外表的轮廓和物体外表的迭量，以及横断面图8 .跟踪空气入口粒子流轨迹9 .通过仿真计算检查房间里舒适度的预测平均值PMV-同一环境下绝大多数人的热感觉和预测不满百分比PDD-同环境下人群对热

2、环境不满的 百分比先决条件：本教程假设你对Airpak软件没有太多经验，但是相对较熟悉软件界面，假 设不是请检阅第一张用户指南。问题描述：该待仿真办公室共分为两大部分，每一部分包含一个坐在电脑前办公的人。 如图1.1。同时该办公室还有六个荧光灯、暖气、新风入口、回风口、窗户等。 通过对办公室外表温度和空气流速的剖面仿真，我们可以直观了解办公室整体的 舒适度。:几何参数，导热性，窗户和扩散器的流动边界条件尺寸温度速度进气口气流属性0.2 m *0.3 mC0.85 m/s窗户属性3.65 m *1.16 mC:热源的尺寸和性能热源尺寸功率墙挂式取暖1.2 m* 0.1 m* 0.2 m1500

3、W人0.4 m *0.35 m* 1.1 m75 W电脑10.4 m* 0.4 m* 0.4 m108 W电脑20.4 m* 0.4 m *0.4 m173 W日光灯0.2 m *1.2 m *0.15 m34 W图：通风问题所研究的办公室的几何参数步骤1 :打开弁定义一个新的工作1 .启动Airpak,当软件打开后会主动弹出 NEW/EXISTING4项卡。2 .单击NEW选项，软件会开始一个新的任务，同时 NEW project选项卡将 会打开。(a)你可以为你的任务起一个名称，并将其填写在Project旁边的窗口中。 你可以为此案例命名OFFICE(b)点击Create创建。ftftel

4、aaaftft&ae&ftftaBaa一Airpak会默认创建一个尺寸为10*3*10的房间，并放置在图形窗口内。你可以使用鼠标左键围绕一个中心点旋转物体， 还可以用鼠标中键将它移动到任 意一点，鼠标右键则可以放大缩小视窗选择进入或者退出房间。 如果想把房间调 整到默认位置，点击界面上方的选项Orient在弹出的菜单中点击Home position03 .修改默认房间尺寸，设置室内空气属性并打开理性气体定律1 Problem 髓tup 匡I Basic pars meters(a)在Basic parameters基本参数面板，在Species种类一栏选择ON, 并点击旁边的E

5、dit开始编辑。此时，Airpak会打开Species definitions 选项卡。 选择房间内水白初始浓度为50在初浓度组的右边菜单将水的参数设定为 RH,RH房间里的相对 湿度百分比。点击Accept确认更改(b) 在 Basic parameters项卡上方选择 Advanced高级选项栏 勾选Ideal gas law理想气体定律选项和 Operating Density工 作密度选项，Operating pressure工作压力和 Operating Density 工作密度参数保持默认值。点击Accept确认更改Basic parameters基本参数面板中的所有其它参数保持默

6、认设置(d)点击Accept保存新的设置。学习文档仅供参考步骤2 :构建模型创建模型，你需要根据自己的实际仿真要求调整房间尺寸到合适程度，然后创建房间内部的具体各项模型，包括 2个人、2台电脑、6个灯、2张桌子、一个回 风口 ventilation return和入风口 input diffuser、个散热器 radiator、一 个隔断partition，和四周的墙壁。1 .对初始房间的默认尺寸进行调整Model Room(a)在Room面板中，输入以下图中所示的房间坐标(b)点击Done完成对房间的调整。点击 央 按钮，以三维的视角展示房间，并将房间缩放直至适应窗 口大小。备注：我们默认房

7、间内的墙体是绝热的，暂时不参与热辐射的计算。假 设需要设置包括房间边界内的辐射效应，你可以在下面的步骤中定义墙 体。2 .在办公室内创建第一个人的模型。备注：在Airpak中有是有人Person这种模型的。但是，在这次模拟中，人的模型将被简化为类似于规则形状的能量源。教程2和教程3将会利用人Person这种模型。(a)在模型工具栏中点击 剑Airpak将会创建一个新的空心模型在房间中央，你可以通过设置改变房间内模型的尺寸和位置。(b)假设需显示Block设置面板需执行以下两项之一： 在Model manager模型管理窗口双击模型项。 在Model manager模型管理窗口中的模型项上点击鼠

8、标右键, 在下拉菜单中选择Edit object编辑对象。(c)在Geometry栏中输入以下坐标来更改第一个人模型的位置。(d)在properties属性选项栏中设置Thermal Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为75W。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入Person1。(f)点击Update来调整模块，点击Done关闭选项卡。3 .创建第二个人模型(a)在模型工具栏中点击 届(b)在Model manager模型管理窗口双击 block.1模型项，打开Block 编辑选项卡。(c)在Geometry栏中输入以下坐标来更改第二个人

9、模型的位置。(d)在properties属性选项栏中设置Thermal Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为75W。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入Person2(f)点击Update来调整模块，点击Done关闭选项卡。4 .创建第一台电脑备注：电脑将被表示为办公室中人前面的一个空心模块(a)在模型工具栏中点击(b)在Model manager模型管理窗口双击 block.1模型项，打开Block 编辑选项卡。(c)在Geometry栏中输入以下坐标来更改第一台电脑模型的位置。(d)在properties属性选项栏中设置Thermal

10、 Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为108W。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 Computeri。(f)点击Update来调整模块，点击Done关闭选项卡。5 .创建第二台电脑(a)在模型工具栏中点击(b)在Model manager模型管理窗口双击 block.1模型项，打开Block 编辑选项卡。 在Geometry栏中输入以下坐标来更改第二台电脑模型的位置。(d)在properties属性选项栏中设置Thermal Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为173W。(e)在Info信息选项栏

11、中的Name名称字段栏中输入 Computer2。(f)点击Update来调整模块，点击Done关闭选项卡。6 .创建散热器这个散热器是房间里最大的热源，在仿真中将被表现为一个空心棱柱模块。(a)在模型工具栏中点击 £(b)在Model manager模型管理窗口双击 block.1模型项，打开Block 编辑选项卡。(c)输入下面的坐标：(d)在properties属性选项栏中设置Thermal Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为1500W。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 baseboard-heater。(f)点击U

12、pdate来调整模块，点击Done关闭选项卡。7 .创建第一个荧光灯管(a)在模型工具栏中点击 0(b)在Model manager模型管理窗口双击 block.1模型项，打开Block 编辑选项卡。输入下面的坐标：(d)在properties属性选项栏中设置Thermal Specfication热力参数 下的Total power总发热量的值为34W。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入lamp。(f)点击Update来调整模块，点击Done关闭选项卡。8 .复制第一个日光灯以用来快速创建第二和第三个日光灯，他们之间的距 离为米，并且均在X轴的方向。(a)在Model m

13、anager模型管理窗口选择lamp第一个日光灯模型(b)单击鼠标右键，出现下拉菜单。(c)在菜单中点击copy复制选项。止匕时Copy block lamp选项卡将会被打开。(d)在Number of copies复制的次数一栏输入 2。(e)勾选Translate详细,调节X轴的偏移量为。(f)点击Apply应用设置Airpak将以源日光灯为模板创建两个复制物体，每一个比前一个在X方向偏移米。9 .创建其余3个日光灯(a)将已创建好的3个日光灯模型编成一组。 在Model manager窗口中选择lamp,按住Ctrl点击lampl和lamp2 共选中三个日光灯模型。在选中单位上点击鼠标右

14、键，在下拉菜单中选择 Create group创 建组。 在弹出的Query选项卡中，输入lamp做为这个所创建的组的名称。 点击Done完成关闭选项卡。lamp, lamp1 和 lamp2 将会添加到 Model manager窗口中的 Groups 节点下。(b)复制这个组 选择Model manager窗口中的Groups节点，并展开Groups选项。 选才? lamp组，在其上单击鼠标右键，展开下拉菜单。 点击 Copy group选项，打开 Copy group lamp选项卡。 在选项卡中Number of copies复制次数一栏输入 1。勾选Translate详细选项。 调节

15、X轴与Y轴的偏移量为0,调节Z轴的偏移量为。点击Apply应用设置。模型中将会出现6个日光灯。10 .创建一个进气口(a)在模型工具栏中点击Airpak将创建一个2D的开口空间在房间中央。你需要改变开口空间的尺 寸和方向，并设置温度和气流信息。(b)在Model manager模型管理窗口中双击，打开Openings编辑选项卡。(c)在Geometry栏将平面更改为Y-乙并为该开口空间输入以下坐标：(d)在Properties属性栏，选择 Temperature温度按钮并输入C(e)选才X X VelocityX轴方向，输入一个的风速数值。 勾选Species种类选项并点击后方的 Edit进入

16、编辑窗口。Airpak将会进入 Species concentrations填充物浓度窗口。 在Species concentrations填充物浓度窗口勾选并在水浓度一栏 输入50。在输入栏右侧的浓度单位菜单项选择择RH。 点击Done完成设置，更新进气口属性并关闭窗口。 在Openings选项卡中的Info信息选项栏中的Name名称字段 栏中输入air-inlet。 点击Update来更新模块设置，点击 Done关闭选项卡。11 .创建回风口(a)在模型工具栏中点击 窗(b)在Model manager模型管理窗口中双击 vent.1,打开vents编辑选项 卡。(c)在Geometry栏

17、将平面更改为Y-Z,并为该开口空间输入以下坐标：(d)在Properties属性选项卡中将将 Velocity loss coefficient速度损失系数 选择为approach通道算法。(e)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入vent-return(f)单击Done完成，更新回风口设置，并关闭回风口设置面板 。12 .创建办公隔断墙(a)在模型工具栏中点击。(b)在Model manager模型管理窗口中双击，打开Partitions编辑选项卡。(c)在Geometry栏将平面更改为Y-Z,并为该隔断输入以下坐标：(d)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入Part

18、itions(e)在选项卡中单击Update更新对隔断的设置。13 .创建第一张办公室桌子(a)在模型工具栏中点击J(b)在Model manager模型管理窗口中双击，打开Partitions编辑选项卡。 在Geometry栏将平面更改为yS 0.6 zS -3.5240(d)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入table (e)在选项卡中单击Update更新对桌子的设置。14 .复制第一张桌子创建第二张桌子table2(a)在Model manager模型管理窗口，选择table选项。(b)在选项上点击鼠标右键，打开下拉菜单。(c)选才C Copy复制选项Copy partit

19、ion table复制属性选项卡将会被打开。(d)勾选Translate详细,调节X轴的偏移量为-3米，Z轴的偏移量为 米。(e)单击Apply应用修改设置复制桌子并关闭选项卡。15 .创建办公室的窗户。(a)在模型工具栏中点击Airpak将在房间的中央创建一堵墙，你需要更改墙的尺寸和方向，调 整温度和辐射参数。(b)在Model manager模型管理窗口中双击 wall.1，打开walls编辑选项卡。(c)在Geometry栏将平面更改为Y-乙并为该窗子输入以下坐标。(d)在Properties属性栏，选择Outside temp室外温度按钮并输入C(e)在Info信息选项栏中的Name名

20、称字段栏中输入 window。(f)在选项卡中单击Update更新对窗子的设置，并关闭 walls选项卡c16 .创建房间的地板(a)在模型工具栏中点击(b)在Model manager模型管理窗口中双击 wall.1，打开walls编辑选项卡。 在Geometry栏将平面更改为X-Z,并为该地板输入以下坐标。(d)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入flood。(e)在选项卡中单击Update更新对地面的设置，并关闭 walls选项卡。17 .创建房间左面的墙壁(a)在模型工具栏中点击(b)在Model manager模型管理窗口中双击 wall.1，打开walls编辑选项卡。(

21、c)在Geometry栏将平面更改为X-Y,并为该墙壁输入以下坐标。(d)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 wall-left。(e)在选项卡中单击Update更新对墙壁的设置，并关闭 walls选项卡。18 .创建房间后墙壁(a)在模型工具栏中点击(b)在Model manager模型管理窗口中双击 wall.1，打开walls编辑选项卡。o(d)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 wall-back。(e)在选项卡中单击Update更新对墙壁的设置，并关闭 walls选项卡。19 .复制地板来创建天花板(a)在Model manager模型管理窗口，选择flo

22、od选项。(b) 在选项上点击鼠标右键，打开下拉菜单。(c) 选择 Copy 复制选项Copy wall flood复制属性选项卡将会被打开。(d)勾选Translate详细,调节X轴的偏移量为0米，Y轴的偏移量为3米。Z 轴的偏移量为0 米。(e) 点击 Apply 应用设置Airpak将会创建一个新的flood在房间的上方。(f) 在 Model manager 模型管理窗口，选择选项。(g)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入ceiling。(h) 在选项卡中单击Update 更新对墙壁的设置，并关闭选项卡。20. 复制左墙壁来创建右墙壁(a) 在 Model manager

23、 模型管理窗口，选择wall-left 选项。(b) 在选项上点击鼠标右键，打开下拉菜单。(c) 选择Copy 复制选项Copy wall-left 复制属性选项卡将会被打开。(d) 勾选Translate详细，调节X轴的偏移量为0米，Y轴的偏移量为0米。Z 轴的偏移量为-4 米。(e) 点击 Apply 应用设置Airpak将会创建一个新的wall-left在房间的右侧。(f) 在 Model manager 模型管理窗口，选择wall-left.1 选项。(g)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 wall-right。(h) 在选项卡中单击Update 更新对墙壁的设置，并关

24、闭选项卡。21. 复制后墙壁来创建前面墙壁(a)在Model manager模型管理窗口，选择 wall-back选项。(b) 在选项上点击鼠标右键，打开下拉菜单。(c) 选择 Copy 复制选项Copy wall-back复制属性选项卡将会被打开。(d)勾选Translate详细,调节X轴的偏移量为5米，Y轴的偏移量为0米。Z 轴的偏移量为0 米。(e) 点击 Apply 应用设置Airpak将会创建一个新的wall-back在房间的前面。(f)在Model manager模型管理窗口，选择 wall-选项。(g)在Info信息选项栏中的Name名称字段栏中输入 wall-front。(h)

25、 在选项卡中单击Update 更新对墙壁的设置，并关闭选项卡。完成的房间模型图应如以下图：22 .检查模型确认没有问题例如物体靠的太近无法生成网格Model Check modelAirpak将在message窗口内报告0错误，所有的公差都在可接受范围内23 .检查定义好的模型，确保你已经调整完毕View Summary(HTML)Airpak将在参数统计面板列出所有模型物体的规格，你可以检查他们， 检查完后点击完成。如果你发现任何不对的规格，你可以在参数统计面 板里通过鼠标点击进入修改它们的数值。学习文档仅供参考步骤3:为模型添加辐射在这一步，你将引入辐射对于模型中物体的各种影响1 .创建辐

26、射的模型(a) Model R Radiation辐射Form fiicfrirRfluUse gecmelrvRadi alien tnsbtd口All Nene二F - A"：目 dE, 一司一.1"!= 口卜：-厂 T- 二由前; hrnpu-ft丸 加口面.-if runCnmp Stf-浦口nryLottdE 卬 rd目回韩屏海星r =i nr;compuierl 8mp黑白？ Foot law lamp 1rpilnr;rnirpijterlL'OpiltArlempInmp 1r Dwhegm敕（自eir inlettd-at aard-he二JneJ

27、JAll NansP君轴附中1卜selfRef leieli -iF SmcR gap meshing(b)在Radiation enabled启用辐射列表下，点击All来选择房间里的所有物体在面板的下面，从Ref level基准水平菜单里选择1,基准水平值越小,Airpak计算速度越快。(d)点击Compute开始计算。注：开始计算会花费一定的时间，计算完成后会弹出窗口报告运算情况。(e)点击Close关闭窗口。步骤4:网格计算计算网格需要三步，第一步，你需要调节命令来保证物体是紧密连接的。第二步， 你需要创建一个粗略的网格来确定什么地方的网格需要细化。 第三步，在粗略网 格基础上细化网格。

28、1 .改变墙体网格优先度你需要保证靠着墙的物体比墙在产生网格过程中拥有更高的优先级。Model E Edit priorities 编辑优先级(a)在Object priority对象优先级面板，给以下物体输入数值0:地板，天 花板，左墙，右墙，后墙，前墙。(b)点击Accept确认优先级设置，关闭选项卡。2 .创建一个粗略的网格Model Generate Mesh计算生成网格(a)在Mesh control网格控制选项卡中的 Global settings全局设置区域， 在Mesh parameters网格参数选项的下拉菜单中选择 Coarse粗略。 Airpak将会更新面板，设置成默认的

29、网格数量最小值将会显示在 面版底部。(b)取7肖选择 Max X size Max Y size Max Z size(c)点击Generate mesh计算网格按钮来产生一个粗略的网格。Nkim ela 29 31BF4um niDdles- 32SE1BC3Loadm皿h IGifl舒。ra1 口 -flushTQimn adQ 广恒 £酊。1!ktesti iyp» IpaherdDEzlrtMesh controlIF AccepE "Change "JuR Chp<mGlab&J sellinge3.M«isti par

30、smBlBrs Mlr edsms in qb tdgeMm tueratoMa 0-gnd heiehtMm ®1所总 on cyl ioceM>n elBiTig on bi laceMj33 Gbeeie 鼻在模型剖面检查粗略网格|c«r« JI享rjT rI而Cylinden shmk tadbt加Id mie?secbon cwvbsAllow dift&refii .心事 id hposMd DgridtNo qpQufi OridMesh anemblpestepansialy(a)选才M Mesh control网格控制面板顶部的Di

31、splay显示按钮。(b)打开Cut plane剖面选项。(c)在Set position设置位置选项的下拉菜单中选择 Point and normal正常 点位取样。(d)设置(PX, PY, PZ)(2, 0, 0),设置(NX, NY, NZ)( 1,0, 0)。这个设置将会导致网格在 Y-Z轴区域经过坐标(2, 0, 0)。(e)打开Display mesh显示网格选项设置好的网格将会垂直于天花板，并且和人，电脑桌子对齐。点击中间的两个正方形按钮来调节剖切模型所产生的平面。4 .生成一个更好的网格(a)选择Mesh control网格控制面板顶端的 Generate生成选项。面板将再一

32、次更新到网格生成页面。(b)在Mesh parameters网格参数下拉列表中选择 Normal常规。Airpak将更新默认的网格生成参数到一个更好的数值比粗略网格更 精细。(c)开启 Max X size,Max Y size, Max Z sizq 设定每个值都为。(d)更改Max O-grid height最大网格高度为。这就限制了围绕物体的网格数量。(e)选择对象关键字Object params选项，并点击Edit编辑按钮。Airpak将会打开对象参数设置 Per-object mesh parameters面板。 设置物品网格参数特性为进风口 在Per-object mesh par

33、ameters全部对象网格参数控制面板中点击 air-inlet进气口，使其高亮显示。Airpak将会显示特定对象的初始网格参数。选才¥ Y值和Z值。根据Requested要求，为Y值和Z值输入5。 点击Done完成，保存所作的修改并且关闭菜单栏。进气口将会标注为红色，说明其已被定义了网格参数。(g)在网格控制面板点击Generate Mesh网格生成按钮来生成一个更加细 致的网格。5 .检查新的网格图形显示将自动更新来显示新的网格，左右滑动方形按钮来调节剖切模 型所产生的平面。Qrw | Im iMIMH'Bi n'X*6 .关闭网格显示(a)点击Mesh cont

34、rol网格控制面板顶部的 Display显示选项。(b)取消选择Display mesh网格显示选项。(c)点击Close关闭按钮关闭Mesh control网格控制面板。步骤5:检查流体状态运行求解程序之前，你首先需要回忆一下雷诺Reynolds和贝克来Peclet数值的估值来检查流体状态已模拟。雷诺Reynold©指出：当流体的雷诺数 R大于某个临界值Rc时，它就从层 流向湍流转化。贝克来：量纲为一的数群，称为传质贝克来Peclet数，它与扩散系数呈反 比，是表征了轴向扩散程度的准数，其值越大，轴向扩散程度越小。1 .检查雷诺和贝克莱的数值SolveSettingsBasic(a

35、)点击Reset重设按钮(b)检查信息窗口显示的数值雷诺数值和贝克来数值分别近似为 12000和9000,这样气流为湍 流，既然已经创建了湍流的模型，所以不用改变，这个窗口也报告说 最初的风速已被重置到-10-4倍地心引力，这个修改改善了自然对流的 计算。(c)点击Accept接受对求解器的设置。步骤6 :将模型保存到任务文件Airpak将在计算前自动保存模型，但是你最好自己保存模型包括网格。你在计算前退出Airpak并保存，以便于将来再继续分析。如果你现在在Airpak中开 始计算，Airpak将仅仅在你保存模型时覆盖掉你的任务FileSave Project步骤7:对方案进行求解1 .将N

36、umber of iterations迭代次数设置为1000 SolveSettings-y Basic2 .修改求解程序参数Solve r Settings Advanced (a)在求解器设置面板在Advanced solver setup求解器设置面板中，为Under-relaxation亚松 驰所谓亚松驰就是将本档次计算结果与上一层次结果的差值作适当 缩减，以防止由于差值过大而引起非线性迭代过程的发散。输入以下 数值。 Pressure： Momentum :保持默认的湿度 Temperatures 粘度 Viscosity、体力 Body forces、 和水含量。有时，当气流速度较

37、低时，有必要调整松弛因子 under-relaxation factors中原动力Momentum和压力Pressure，分别为和，以 便计算更容易。在教程中，低风速水平时需要修改这些因子。(b)点击Accept接受存储设置，关闭求解器设置面板。3 .开始计算SolveRun Solution(a)保持solve面板的默认参数设置。(b)点击Start solution开始计算。Airpak将会对模型进行求解，另一个窗口会打开显示数值求解的剩余误差 Airpak也会打开监视器图形显示和控制窗口，在那里它将显示计算的收敛进度。4 .当计算完成会如以下图，关闭监视窗口并点击Done完成操作。工川

38、jNiin nd. nil .' ,i iwiirou/e | i j e |"i "第 | 2 rang*r Xing P Viag 哥EbcH F Lints. PP Ygnd步骤8:查看结果这次练习的目的是研究气流在办公室里的流动方向和能量的散失情况，你也可以用来检查房间的舒适度，你还可以通过 Airpak后期处理工具来完成这些工作。1.显示一个水平面的风速向量分布Post发布p Plane cut剖面(a)在信息名称一栏填写velocity-vectors风速矢量(b)保持平面specification规格为默认选择 point and normal。(c)

39、调整点PX, PY, PZ为(0, 2.55, -2),法线方向(NX, NY, NZ) ( 0, 1,0) 此平面是一个在 XZ轴上且通过点(0, 2.55, -2(d)勾选Show vectors显示向量。(e)点击Create创建。(f)点击正Y轴视图按键，观察仿真结果。所显示的便是当前平面的风速矢量视图，你还可以通过滑动调整剖面 菜单右侧两个正方形滑块来调整视图平面高度。(g)在Plane cut剖面面板，反选Active设置，并点击Update更新按钮。 速度向量显示将暂时的从图形窗口移除，这样你可以更容易观察后处 理物体。提示：如果Plane cut剖面面板没有在屏幕上显示，在后处理 Edit编辑面板Post objects发布对象列表中选择velocity-vector速度向量，这样剖面面板就被显示在 前端了。2 .显示