【理工男巧用ANSYS Discovery避开装修大坑】

1.闻道有先后，术业有专攻

正好现阶段我家在装修，所以我就把平面设计全权交给设计师，在经过一段时间的需求分析和设计后，设计师给出了这样一幅平面图。

图1 平面图

其中绿色线条代表门窗位置，红色箭头代表风向。在沟通图纸的过程中，有一个问题一直让我很纠结：厨房没有窗，油烟只能靠抽油烟机抽，但抽油烟机不可能吸尽所有油烟，跑出来的油烟会怎么扩散，会污染哪些地方？然后餐厅跟客厅连在一起，吃火锅的时候气味会不会被吸附在客厅的布沙发里。这些问题设计师都没法给我一个准确的答案，只会说都还好吧、差不多、别人也这样。

作为一名工程师，最不能接受的就是这种模棱两可的回答。既然设计师搞不定，那就自己来吧。出于职业习惯，我第一时间就想到了仿真。

但实际情况是自己第一次深入接触这个专业，流体力学的知识基本为零。而装修时间又非常紧迫，留给自学的时间非常少。那么，像我这种不专业的人如何才能做一个比较专业的仿真呢？这时选择一款可靠又简单的仿真软件就显得尤为关键了。

2.工欲善其事，必先利其器

然后我在网络上大概了解了几款主流的流体软件，发现了一个非常严重问题，就是上手都太难了，要控制如何画网格、设置仿真参数、边界条件，可以说单单画网格的技巧就够我学个大半年了。仿真界有句俗语叫garbage in，garbage out，对这个专业了解越深入，就越对这个专业产生敬畏感，就越不敢下手。由于时间紧迫，必须尽快确定平面图，正当我准备放弃的时候ANSYS推出了Discovery Live软件，符合我对傻瓜化的仿真软件的所有预期：

1、建模直观。非常简单友好的建模方式，我只需要把设计师给我的CAD平面图导进来，删除一些不要的线条，并且将线框填充成面，面再拉升成体，就构成了家里面的墙面、柜子和大件家具。

2、设置简单。我需要的就是傻瓜化的设置，不需要太多的专业知识，不用画网格，不用设置各种仿真参数，这样就避免了设置错误造成仿真结果错误。

3、结果可靠。对于仿真软件，最重要的就是算得准不准。这个我们可以在ANSYS的官网看到其对精度的承诺。考虑到设置非常简单，输入参数极少，只要能满足对趋势的仿真已经足够。

4、另外，最神奇的是Discovery Live可以实时看到仿真结果，就像在玩3D游戏，这样可以在与设计师、家人沟通的过程中，可以快速的调整验证新的想法，非常的直观和高效。

图2 主流商业流体仿真软件

3.仿真成果

接下来看一下在作品制作过程中应用软件的具体操作：

首先是建模，先导入设计师给的平面图，然后将多余的线条删除，接着将简化后的闭合线框用填充功能形成一个平面，之后通过拉升功能将平面拉升成一个体，其他地方也类似，通过拉升不同的高度，并适当的挖空，调整颜色，最终建立3D模型，就我的使用情况来说，上手很快，基本上用个两遍就都会了，建模的过程非常顺畅。

图3 建模

其次是软件的设置，也是非常的简单，因为我家在整栋楼的中间，当其他户都关窗的情况下，气流只往我家流过，故在设置外壳时，就粗略的等效成图中的一个套筒结构，边界在我家的外墙壁。然后通过查阅气象数据，当地夏季的主流风向为窗户正对方向，平均风速为3m/s，然后调高仿真精度，这里要提一下的就是仿真精度的控制，仿真区域的大小（或者说外壳）跟细节存在一个比例关系，这个比例是由这个滑块来控制的，小于这个比例的细节会被忽略掉，实际现象就是精度不够时，门窗这个薄结构位置软件认为不存在，气流会直接流过。所以说要控制好场景与细节的比例关系。最后，是添加测试点。在得到仿真结果后，可以通过速度场来确定气流盲区，确定需要优化的区域，可以看到，我所担心的两个区域都是气流盲区。然后我通过放置粒子源来跟踪气味的扩散情况，并根据此情况来优化门窗的位置。此外，在仿真的过程中，可通过压力的二维图表来确认流场是否已经稳定。