耦合人体多节段模型的室内环境CFD快速预测及应用.pdf

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1、耦合人体多节耦合人体多节段热舒适模型的段热舒适模型的室内环境室内环境CFDCFD快速预测快速预测方法及方法及应用应用张静思美的集团中央研究院 流体力学研究所目录目录空调行业不同阶段的室内环境(温度、气流、人员热舒适)仿真需求及现状美的流体环境仿真器(MIFES)研发技术路线核心算法：耦合人体多节段热舒适模型的室内环境CFD快速预测方法人体多节点多节段热舒适快速预测模型快速CFD模型MIFES应用平台张静思流体力学研究所 中央研究院 美的集团实现室内环境(温度、气流、人员热舒适）快速仿真研发端 产品研发需要迭代结构方案、优化设计 需要对室内环境及人员热舒适进行大量且快速的仿真计算商业建筑 or

2、住宅建筑 在中央空调选型及布置方案设计中，为提升方案竞争力，室内环境及人员舒适度解析的需求日益增加商业建筑 家用空调专卖店急需数字化、精细化、直观的助销工具销售端住宅建筑 商软普遍缺少动态人体热舒适评价模型，或仅简单使用PMV模型 商软建模求解CFD，计算耗时长，方案迭代慢，设计效率低 商软二次开发难度大研发端商业建筑 or 住宅建筑 销售人员不具备仿真能力，方案主要依赖外包或者设计院，资金和时间成本非常高 无法突出本品牌产品的技术竞争优势和卖点 消费者无法直观看到空调的产品的效果，目前均为虚拟渲染效果，与真实情况差别较大销售端商业建筑住宅建筑共性技术需求自动化快速室内环境综合解析评价工具空调

3、行业不同空调行业不同阶段阶段的室内环境仿真需求及现状的室内环境仿真需求及现状行业需求行业现状x 计算速度慢x 专业门槛高x 缺少热舒适评价技术路线技术路线美的流体环境仿真器 MIFES 研发技术路线家用空调销售助手舒适环境设计平台数字孪生平台美的流体环境仿真器 MIFES(MIdea Fluid Environment Simulator)基于jos多节点多节段热舒适模型基于openfoamCFD建模、前处理、求解方法热舒适加速算法CFD加速算法人体简化模型耦合计算/解耦计算其他例如：厨房设计平台汽车乘员舱耦合人体多节段热舒适模型的室内环境耦合人体多节段热舒适模型的室内环境CFDCFD快速预测

4、方法快速预测方法 不同种类风口模型简化CFD加速算法 多重源项修正 特征筛选，自动化建模 浸入笛卡尔网格，大幅减少网格量 办公场景算例 计算结果 与ASHRAE实验数据对比，趋势一致、符合较好软件算法分析稳态提效动态（480s）提效MIFES非贴体+几何自适应6min-14min-FLUENT贴体网格45min7.5倍77min5.5倍侧墙送风+侧墙回风包含电脑、人、桌柜、吊灯等特征三种出风口温度云图温度云图几何模型几何模型 同等网格尺寸和计算资源（4核），与FLUENT相比，计算效率可提升80%（5倍）以上风口位置：侧墙风口位置：侧墙耦合人体多节段热舒适模型的室内环境耦合人体多节段热舒适模型

5、的室内环境CFDCFD快速预测方法快速预测方法CFD加速算法耦合人体多节段热舒适模型的室内环境耦合人体多节段热舒适模型的室内环境CFDCFD快速预测方法快速预测方法人体多节点多节段热舒适快速预测模型体温调节与环境换热中央血流对流辐射接触蒸发呼吸各节点热容量头部i=1背部i=2大臂i=5,6胸部i=3小臂i=7,8腹部i=4手部i=9,10大腿i=11,12小腿i=13,14足i=15,16核心层肌肉层脂肪层皮肤层服装层调控信号各节点温度新陈代谢出汗寒颤血管扩张/收缩各节段皮肤温度整体热感觉局部热感觉人体模型（16节段，81节点）工况工况温度风速m/s服装热阻clo代谢率met状态时间mins1

6、260.10.52 1.0稳态602290.10.521.0稳态603320.10.521.0稳态604260.50.521.0稳态605261.00.521.0稳态606260.10.521.2稳态607260.10.521.5稳态608180.11.841.0稳态609230.11.021.0稳态601026320.10.521.0动态60+601126200.10.521.0动态60+60耦合人体多节段热舒适模型的室内环境耦合人体多节段热舒适模型的室内环境CFDCFD快速预测方法快速预测方法 在稳态、动态工况下，与UCB软件进行对标验证 验证因素：