Всем привет, сегодня мы поговорим о CFD моделировании. СFD расшифровывается как - computational fluid dynamics, что означает “вычислительная динамика жидкости”. Все вы, наверное, в курсе, что многие инженерные нормы принимались на основе опытов и расчетов довольно давно. Технологии в наше время стремительно меняются. Такой быстрый прогресс невозможно обособить идеальными условиями лабораторных опытов. Есть только один вариант - это вернуться к математическим истокам! Ведь каждый физический процесс на земле - это вычисления с определёнными исходными и искомыми данными, а все опыты заменяют серьезные расчеты, для упрощения общего процесса.
Так и при расчёте модели движения жидкости используется дифференциальное уравнение Навье-Стокса описывающее движение вязкой Ньютоновской жидкости. Геометрическая модель разбивается на сегменты путём триангуляции (так называемая расчётная сетка), затем в каждом узле сетки решается данное уравнение. Расчёт прогоняется в несколько десятков или сотен итераций до тех пор пока не установится стационарный режим и затем уже можно делать выводы.
Все эти расчёты можно совершать на BIM-модели потому, что нам необходимы исходные данные такие как:
- Геометрия элементов
- Материалы
- Граничные условия (температуры поверхностей, давление, скорость, расход и т.д.)
- Начальные условия (например температура воздуха в помещении которая будет изменяться)
Как мы видим все эти данные вполне могут находиться в BIM-модели.
Возьмём пример: вам спроектировали систему вентиляции, а вашим главным условием было получение комфорта человека в рабочей зоне. Ни один проектировщик не даст вам гарантий, что данная система не будет вызывать у вас дискомфорт, возможно скорость струи для вас будет высокая или температура воздуха будет низкая и т.д. Никто вам не скажет, как именно будет распространяться воздух в помещении. Но ведь такие вещества как воздух, вода, пар существуют огромное количество времени и все знаменитые инженерные умы уже вдоль и поперек изучили процессы с ними связанные. И теперь, когда современные компьютеры обладают большими возможностями в сфере вычислений и их процессоры могут обрабатывать миллионы операций в секунду, мы можем дать им решать эти сложнейшие расчеты.
Нам просто необходимо объединить большое количество исходных данных, сложнейшие уравнения и современные компьютеры и у нас получится CFD моделирование. Благодаря данным расчетам мы можем знать абсолютно все параметры воздуха в каждой точке вашего дома. Температуру летом возле окна, скорость воздуха возле вашего любимого кресла и многое другое. Современные процессоры совершают миллион расчетов траектории движения молекулы воздуха, чтобы предоставить вам гарантии комфорта. Вот, что такое CFD моделирование.