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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：一种可集成的建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟方法，属于建筑工程技术领域。为实现建筑设计早期阶段的风致雪漂移模拟，本发明在Grasshopper平台内构建多个调用模块，用于通过Grasshopper平台生成模拟文件，调用模拟命令，实现基于OpenFOAM的可集成建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟；在建筑设计早期阶段，通过命令模块建立模拟的基础文件，进行网格划分，配置模拟的初始相状态，进行模型分区、数值求解与模型重构的数值模拟过程，得到风致雪漂移数值模拟数据，输出到Rhino可视化平台中，进行可视化设置。本发明可在建筑设计早期阶段与其他模拟目标进行集成，提升建筑设计的自动化水平与整体设计效率。

主权项：1.一种可集成的建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.在Grasshopper平台内构建用于生成风雪流模拟数字风洞的调用模块CreateSnowDriftTunnel、用于划分精细化网格并覆盖原始文件的调用模块SnowDriftSnappyHexMesh、用于设置初始条件下的空气相与雪相区域的调用模块SnowDriftsetFields、用于更新配置文件并执行计算命令的调用模块SnowDriftSolution、用于输入所调用的两相流求解器的调用模块SnowDriftRecipe、用于输入求解控制文件的调用模块SnowDriftControlDict、用于更新控制文件与指针文件的调用模块SnowDriftSolutionParams，通过Grasshopper平台生成与调用模拟所需基础文件，实现基于OpenFOAM的可集成建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟；步骤S1的具体实现方法包括如下步骤：S1.1.构建用于生成风雪流模拟数字风洞的命令调用模块CreateSnowDriftTunnel；S1.1.1.在butterfly文件夹下修改原fvScheme.py与fvSolution.py文件，键入离散格式与求解物理参数以及求解数学方法，为不影响原命令模块的使用，另存为fvSchemeTPT.py与fvSolutionTPT.py文件；S1.1.2.在butterfly文件夹下修改原fields.py文件，增加如下边界条件，以应对所增加控制文件的参数输入需求，无滑移边界条件NoSlip、颗粒温度边界条件JohnsonJacksonParticleTheta、颗粒滑移边界条件JohnsonJacksonParticleSlip、间隙流入速度边界条InterstitialInletVelocity、大气边界层入口速度条件AtmBoundaryLayerInletVelocity0、大气边界层入口ε条件AtmBoundaryLayerInletEpsilon0、大气边界层入口k条件AtmBoundaryLayerInletK0、大气边界条件AtmBoundary、大气边界层入口速度条件AtmBoundaryLayerInletVelocity0、大气边界层入口ε条件AtmBoundaryLayerInletEpsilon0、大气边界层入口k条件AtmBoundaryLayerInletK0、大气边界层nutk壁函数NutkAtmRoughWallFunction、alphatJayatilleke壁函数AlphatJayatillekeWallFunction、压缩alphat壁函数Compressible::alphatWallFunction、p_rgh压力条件PrghPressure、固定通量压力条件FixedFluxPressure、流速入口速度条件FlowRateInletVelocity，为不影响原命令模块的使用，另存为fieldsTPT.py文件；S1.1.3.在butterfly文件夹下修改原case.py文件，增加前述物理参数控制依赖文件、常量参数控制依赖文件、系统运行参数控制依赖文件的模块调用，并在Case类方法的调用逻辑中增加上述模块的调用，从fieldsTPT调用Field相应模块，配合参数设置，为不影响原命令模块的使用，将文件另存为caseTPT.py文件；S1.1.4.在butterfly文件夹下修改原boundaryCondition.py文件，在其中的BoundryCondition类下增加的具体边界条件中增加前述物理参数模块与相应边界条件模块，为不影响原命令模块的使用，另存为boundaryConditionTPT.py文件；S1.1.5.在butterfly文件夹下修改原windTunnel.py文件，调用caseTPT中Case模块，与boundryconditionTPT中的系列边界条件模块，为不影响原命令模块的使用，另存为windTunnelTPT.py文件；S1.1.6.修改原butterfly_grasshopper文件夹下的case.py文件，导入butterfly文件夹下的caseTPT模块，为不影响原命令模块的使用，另存为caseTPT.py文件；S1.1.7.修改原butterfly_grasshopper文件夹下的windTunnel.py文件，导入caseTPT.py文件的Case模块与butterfly文件夹下windtunnelTPT模块，为不影响原命令模块的使用，将文件另存为windTunnelTPT.py；S1.1.8.在GhPythonScript中修改原风洞生成命令模块，导入butterfly_grasshopper.windtunnelTPT中的WindTunnelGH模块，另存封装为CreateSnowDriftTunnel命令模块；S1.2.构建用于划分精细化网格并覆盖原始文件的命令调用模块SnowDriftSnappyHexMesh，在GhPythonScript中修改原精细化网格划分命令模块，导入将命令执行部分的log文件生成内容中可选参数overwrite的判断值设置为True，实现精细化网格划分后的文件覆盖，另存封装为SnowDriftSnappyHexMesh命令模块；S1.3.构建用于设置初始条件下的空气相与雪相区域的命令调用模块SnowDriftsetFields，参考精细化网格划分的log文件生成逻辑，通过GhPythonScript编写setFields.log文件生成命令，实现双相流场环境的初始设置，另存封装为SnowDriftsetFields命令模块；S1.4.构建用于更新配置文件并执行计算的命令调用模块SnowDriftSolution；S1.4.1.修改butterfly文件夹下的founction.py文件，修改其中字符串格式化方法，用以键入计算参数，为不影响原命令模块的使用，另存为founctionTPT.py文件；S1.4.2.修改butterfly文件夹下的foamfile.py文件，FoamFile类中的update_values方法的更新规则，用以键入配置文件参数，为不影响原命令模块的使用，另存为foamfileTPT.py文件；S1.4.3.修改butterfly文件夹下的controlDict.py文件，从foamfileTPT.py与founctionTPT.py导入相应模块，修改ControlDict类定义下的参数设置，为不影响原命令模块的使用，另存为condrolDictTPT.py文件；S1.4.4.在GhPythonScript中修改原求解控制命令模块，调用controlDictTPT中的ControlDict类，实现风雪流模拟的控制参数更新，另存封装为SnowDriftControlDict命令模块；S1.5.构建用于输入所调用的两相流求解器的命令调用模块SnowDriftRecipe；S1.5.1.修改butterfly文件夹下的solution.py文件，修改其中from_ccp_dictionary方法的键入内容，增加所需controlDict控制文件参数，另存为solutionTPT.py文件；S1.5.2.在GhPythonScript中修改原更新控制文件与指针命令模块，调用solutionTPT模块，实现风雪流模拟的完整控制参数更新，另存封装为SnowDriftSolutionParams命令模块；S1.6.构建用于输入求解控制文件的命令调用模块SnowDriftControlDict；S1.6.1.修改butterfly文件夹下的recipe.py文件，在其Recipe类下增加MultiPhase子类，该子类所调用命令为可执行两相流模拟解算器，另存为recipeTPT.py文件；S1.6.2.在GhPythonScript中修改原解算器配方命令模块，从recipeTPT中调用Multiphase模块，实现解算器的选择，另存封装为SnowDriftRecipe命令模块；S1.7.构建用于更新控制文件与指针文件的命令调用模块SnowDriftSolutionParams，在GhPythonScript中修改原计算执行命令模块，调用solutionTPT中的Solution模块，实现文件的更新与求解，另存封装为SnowDriftSolution命令模块；S2.使用步骤S1得到的CreateSnowDriftTunnel，配合既有生成数字模型体块的调用模块createBFGeometry、网格加密参数的调用模块refinementRegion，通过输入风向、风速、建筑体块、积雪体块、加密区、文件夹名称建立建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟的基础文件，生成建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟数字模型；S3.使用既有结构化六面体网格划分命令模块blockMesh与网格参数输入命令调用模块gradXYZ，基于步骤S2构建的风致雪漂移数值模拟的基础文件，进行简单网格划分；S4.基于步骤S1得到的SnowDriftSnappyHexMesh和步骤S3得到的简单网格，配合既有用于输入精细化网格划分参数的调用模块snappyHexMeshDict，输入网格参数，进行风致雪漂移数值模拟模型的精细网格划分；S5.通过步骤S1得到的SnowDriftsetFields生成初始场状态设置日志setFields.log文件，执行OpenFOAM中用于设置初始场条件的setFields命令，配置风致雪漂移数值模拟模型的初始相状态；S6.基于步骤S1得到的SnowDriftSolution、SnowDriftRecipe、SnowDriftControlDict、SnowDriftSolutionParams、配合既有用于输入并行计算模型分区参数的调用模块decomposeParDict_simple进行风致雪漂移数值模拟的模型分区、数值求解与模型重构的数值模拟过程，得到风致雪漂移数值模拟数据；S7.将步骤S6得到的可集成的建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟结果输出到Rhino可视化平台中，进行可视化设置。

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百度查询： 哈尔滨工业大学 一种可集成的建筑设计早期阶段风致雪漂移数值模拟方法