Современные архитектурные и градостроительные проекты все чаще опираются на ясные, интуитивные и основанные на данных визуализации, чтобы понять, как ветер взаимодействует с зданиями, открытыми пространствами и окружающей растительностью. По мере того как задачи проектирования становятся более сложными, мотивированными адаптацией к климату, целями устойчивого развития и требованиями к комфорту человека, простые качественные описания потоков воздуха уже недостаточны.
Диаграммы вентиляции играют ключевую роль в переводе сложного поведения воздушных потоков на понятный визуальный язык. Они позволяют инженерам, архитекторам и градостроителям быстро оценивать распределение ветра, выявлять зоны застоя или избыточных скоростей ветра и оценивать эффективность стратегий естественной вентиляции. Эти диаграммы помогают принимать обоснованные решения как на ранних стадиях концептуального проектирования, так и на этапах доработки проекта, иллюстрируя, как воздух движется через дворы, между зданиями и вокруг элементов ландшафта.
За пределами визуализации потоков воздуха, диаграммы вентиляции также способствуют оценке теплового комфорта, комфорта пешеходов и экологической эффективности. Они помогают проектировщикам понять, как форма, ориентация, проемы и растительность влияют на эффективность вентиляции, удаление тепла и микроклиматические условия. В результате, диаграммы вентиляции широко используются не только для технического анализа, но и для общения с клиентами, заинтересованными сторонами и неспециализированной аудиторией, преодолевая разрыв между результатами CFD и намерениями архитектурного дизайна.
Это техническое руководство в соответствии с Ref. [1] демонстрирует оптимизированный рабочий процесс для создания высококачественной диаграммы вентиляции путём объединения:
- Rhino → Создание 3D модели
- RWIND → CFD-расчет потока ветра
- Snagit → Постобработка и экспорт конечной диаграммы
Метод оптимизирован для простых архитектурных моделей, таких как комнаты, дворы, павильоны и проекты открытых пространств с препятствиями, например деревьями или стенами.
1. Общий обзор рабочего процесса
Полный рабочий процесс состоит из шести этапов:
- Создание 3D модели в Rhino
- Импорт модели STL в RWIND
- Настройка симуляции ветра в RWIND
- Визуализация потока воздуха и извлечение результатов CFD
- Обработка диаграммы в Snagit
- Создание конечной компоновки вентиляции
Этот процесс объединяет лёгкость моделирования (Rhino), реалистичное моделирование ветра (RWIND) и высококачественную графику (Snagit) для получения результатов, подходящих для архитектурных презентаций, отчетов по экологическому анализу или маркетинговых материалов.
2. Создание 3D модели в Rhino
2.1 Моделируйте только основные элементы
В Rhino рекомендуется моделировать только те элементы, которые необходимы для изучения вентиляции, такие как:
- Конструкции зданий и основные стены
- Открывания, влияющие на воздушные потоки и пути вентиляции
- Упрощенные представления растительности (например, сферы или цилиндры)
В то же время пользователи могут включать любые дополнительные геометрические детали, которые относятся к их специфическим задачам анализа. Однако следует избегать ненужных или декоративных элементов, так как чрезмерная геометрическая сложность может отрицательно повлиять на качество сетки, увеличить вычислительные затраты и замедлить расчеты CFD.
2.2 Установите правильные единицы измерения
RWIND ожидает корректных геометрических единиц измерения.
- Установите единицы измерения модели в метрах (Файл → Свойства → Единицы)
- Убедитесь, что твердые тела замкнуты, а поверхности чисты
- Совместите модель с глобальными осями, чтобы избежать ошибок ориентации
2.3 Экспорт модели
Экспортируйте модель как файл STL:
- Файл → Экспорт → 3D модель
- Выберите формат STL
- Убедитесь, что единицы экспорта установлены в метрах
Этот STL файл будет служить входной геометрией для RWIND.
3. Импорт модели в RWIND
Откройте RWIND и импортируйте экспортированный STL файл. Программа автоматически распознает границы области и генерирует внешнюю среду аэродинамической трубы вокруг вашей модели.
Ключевые шаги после импорта
- Проверьте ориентацию и масштаб модели
- Отрегулируйте размер зоны, если хотите больший поток области
- Выберите, ведут ли себя объекты (деревья, стены) как твёрдые препятствия или пористые элементы
RWIND поддерживает широкий спектр моделей турбулентности и настроек решателя, идеально подходящих для архитектурных исследований.
4. Настройка симуляции в RWIND
4.1 Определите направление и скорость ветра
Типичные входные параметры включают:
- Скорость ветра на опорной высоте
- Категория местности (городская, пригородная, открытое поле и т. д.)
- Углы направления ветра (например, 0°, 45°, 90°)
Для сравнительного анализа можно смоделировать несколько направлений.
4.2 Конфигурация сетки и решателя
- Выберите автосетку для общего использования
- Увеличьте плотность сетки только в критически важных зонах (например, растительность, фасадные открытия)
- Выберите Устойчивый или Переходный в зависимости от сложности
4.3 Запустите симуляцию
RWIND генерирует:
- Поле скорости
- Распределение давления
- Линии тока
- Давление на поверхности всех элементов
Эти наборы данных необходимы для создания диаграмм потоков воздуха.
5. Визуализация потока воздуха
RWIND предлагает несколько инструментов визуализации:
- Линии тока для шаблонов потоков воздуха
- Контурные срезы скорости
- Векторные поля
- Цветовые карты давления ветра
Для диаграмм вентиляции цветные линии тока часто являются наиболее интуитивными. Настройте:
- Плотность линий тока
- Толщину линий
- Градиент цвета (например, синий → зеленый → желтый)
- Прозрачность для архитектурной ясности
Экспортируйте визуализацию как:
- Прозрачный PNG
- JPG высокого разрешения
- TIFF для графической обработки
6. Постобработка и документация в Snagit
Snagit используется для эффективной постобработки и коммуникации:
- Захват высококачественных видов симуляции
- Добавление стрелок, аннотаций и меток
- Выделение направлений потоков и зон вентиляции
- Подготовка изображений для отчетов, руководств или презентаций
Этот этап фокусируется на ясности, а не на художественном рендеринге, что делает его идеальным для технической документации и контента для обмена знаниями.
7. Конечная диаграмма вентиляции
Результатом является профессиональная диаграмма вентиляции, подходящая для:
Конечный результат представляет собой чистую и информативную диаграмму вентиляции, которая сочетает в себе:
- Точные результаты CFD из RWIND
- Точные геометрические данные из Rhino
- Четкие визуальные аннотации из Snagit
Такие диаграммы идеально подходят для отчетов по дизайну, экологических исследований, учебных материалов и маркетингового контента.
8. Ключевые преимущества этого рабочего процесса
- Rhino: Точное и гибкое 3D моделирование
- RWIND: Быстрый и надежный CFD-анализ
- Snagit: Эффективная аннотация и документация
- Упрощенная геометрия: Сниженные вычислительные затраты
Четкие визуализации: Улучшенное представление поведения потоков воздуха
Заключение
Интегрируя Rhino, RWIND и Snagit, дизайнеры и инженеры могут эффективно создавать диаграммы вентиляции, которые одновременно технически точны и легко понятны. Этот рабочий процесс поддерживает информированные проектные решения, предоставляя высококачественную визуальную документацию для широкого спектра архитектурных и инженерных приложений.
