1.聞道有先後，術業有專攻
正好現階段我家在裝修，所以我就把平面設計全權交給設計師，在經過一段時間的需求分析和設計後，設計師給出了這樣一幅平面圖。
圖1 平面圖
其中綠色線條代表門窗位置，紅色箭頭代表風向。在溝通圖紙的過程中，有一個問題一直讓我很糾結：廚房沒有窗，油煙只能靠抽油煙機抽，但抽油煙機不可能吸盡所有油煙，跑出來的油煙會怎麼擴散，會汙染哪些地方？然後餐廳跟客廳連在一起，吃火鍋的時候氣味會不會被吸附在客廳的布沙發裡。這些問題設計師都沒法給我一個準確的答案，只會說都還好吧、差不多、別人也這樣。
作為一名工程師，最不能接受的就是這種模稜兩可的回答。既然設計師搞不定，那就自己來吧。出於職業習慣，我第一時間就想到了仿真。
但實際情況是自己第一次深入接觸這個專業，流體力學的知識基本為零。而裝修時間又非常緊迫，留給自學的時間非常少。那麼，像我這種不專業的人如何才能做一個比較專業的仿真呢？這時選擇一款可靠又簡單的仿真軟件就顯得尤為關鍵了。
2.工欲善其事，必先利其器
然後我在網絡上大概瞭解了幾款主流的流體軟件，發現了一個非常嚴重問題，就是上手都太難了，要控制如何畫網格、設置仿真參數、邊界條件，可以說單單畫網格的技巧就夠我學個大半年了。仿真界有句俗語叫garbage in，garbage out，對這個專業瞭解越深入，就越對這個專業產生敬畏感，就越不敢下手。由於時間緊迫，必須儘快確定平面圖，正當我準備放棄的時候ANSYS推出了Discovery Live軟件，符合我對傻瓜化的仿真軟件的所有預期：
1、建模直觀。非常簡單友好的建模方式，我只需要把設計師給我的CAD平面圖導進來，刪除一些不要的線條，並且將線框填充成面，面再拉昇成體，就構成了家裡面的牆面、櫃子和大件傢俱。
2、設置簡單。我需要的就是傻瓜化的設置，不需要太多的專業知識，不用畫網格，不用設置各種仿真參數，這樣就避免了設置錯誤造成仿真結果錯誤。
3、結果可靠。對於仿真軟件，最重要的就是算得準不準。這個我們可以在ANSYS的官網看到其對精度的承諾。考慮到設置非常簡單，輸入參數極少，只要能滿足對趨勢的仿真已經足夠。
4、另外，最神奇的是Discovery Live可以實時看到仿真結果，就像在玩3D遊戲，這樣可以在與設計師、家人溝通的過程中，可以快速的調整驗證新的想法，非常的直觀和高效。
圖2 主流商業流體仿真軟件
3.仿真成果
接下來看一下在作品製作過程中應用軟件的具體操作：
首先是建模，先導入設計師給的平面圖，然後將多餘的線條刪除，接著將簡化後的閉合線框用填充功能形成一個平面，之後通過拉昇功能將平面拉昇成一個體，其他地方也類似，通過拉昇不同的高度，並適當的挖空，調整顏色，最終建立3D模型，就我的使用情況來說，上手很快，基本上用個兩遍就都會了，建模的過程非常順暢。
圖3 建模
其次是軟件的設置，也是非常的簡單，因為我家在整棟樓的中間，當其他戶都關窗的情況下，氣流只往我家流過，故在設置外殼時，就粗略的等效成圖中的一個套筒結構，邊界在我家的外牆壁。然後通過查閱氣象數據，當地夏季的主流風向為窗戶正對方向，平均風速為3m/s，然後調高仿真精度，這裡要提一下的就是仿真精度的控制，仿真區域的大小（或者說外殼）跟細節存在一個比例關係，這個比例是由這個滑塊來控制的，小於這個比例的細節會被忽略掉，實際現象就是精度不夠時，門窗這個薄結構位置軟件認為不存在，氣流會直接流過。所以說要控制好場景與細節的比例關係。最後，是添加測試點。在得到仿真結果後，可以通過速度場來確定氣流盲區，確定需要優化的區域，可以看到，我所擔心的兩個區域都是氣流盲區。然後我通過放置粒子源來跟蹤氣味的擴散情況，並根據此情況來優化門窗的位置。此外，在仿真的過程中，可通過壓力的二維圖表來確認流場是否已經穩定。
圖4 軟件的設置
實際上，在使用了Discovery Live後，我可以更為直觀的與設計師、以及我的家人溝通，期間我跟設計師多次進行溝通，快速驗證對比了3個大版本的平面圖，確定了最優的自然通風情況，最大化的避免了空氣死角。
圖5 通過速度場確定氣流盲區
圖6 通過粒子跟蹤氣味擴散情況
圖7 通過圖表確認流場是否已經穩定
另外，針對定稿的平面圖，使用粒子來追蹤廚房灶臺、餐廳火鍋油煙的擴散情況，並最後通過調整門窗的開口位置來控制油煙的擴散路徑（P12.3）。最終，使得設計達到一個比較完美的狀態。
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