本发明专利技术公开了一种新风流场仿真和动态可视化系统，从obj格式得到三维模型表面围成的封闭空间、并根据指定坐标点自动搜索用于流体仿真的封闭空间，实现设计方案到仿真计算的无缝衔接；新风仿真在纳维尔斯托克方程的基础上遵守组分运输方程、能量守恒原理，能够计算和获取空气各成分浓度、空间温度分布、空间流体速度矢量分布，深入解析了新风系统工作过程中的各类流场信息；仿真计算结果能够兼容和导入主流图形学高质量渲染工具实现可视化，借助更清晰、直观的体积雾、粒子追踪效果为设计师、消费者提供了简洁可交互的视觉呈现。费者提供了简洁可交互的视觉呈现。费者提供了简洁可交互的视觉呈现。
【技术实现步骤摘要】
一种新风流场仿真和动态可视化系统
[0001]本专利技术属于新风系统仿真
，具体涉及一种新风流场仿真和动态可视化系统。
技术介绍
[0002]新风仿真实际是一个计算流体力学(CFD)仿真问题，传统工业软件能够很容易仿真该类问题并得出真实度较高的新风系统工作流程的流场数据。诸多工业流体仿真软件均可实现该功能，包括但不限于：ANSYS Fluent、ANSYS CFX、COMSOL、Autodesk CFD、STAR
‑
CCM+、PHOENICS、SIMULIA XFlow、OpenFoam、SIMscale。
[0003]基于工业软件的新风仿真优点是专业性高、功能强大、结果准确。缺点是版权费用高、上手难；模型一般通过结构设计建模，对家居设计师的模型接入不够友好；仿真结果通过热力图展示，渲染效果差、动态过程不够直观。
[0004]目前新风仿真在行业内没有形成统一的标准，对新风系统的可视化多数停留在产品工作流程动画展示的阶段，主要为了营销展示，没有形成统一的量化指标。比如：松下新风系统，筑星云。其工作流程的展示为静态3D动画+注释的方式，工作效率的展示为文字的风量和适用面积、每小时换气次数，还有其它参数如PM2.5净化率、预热预冷空调负荷节省量等。虽然这种通过动画的可视化方式具有简洁直观地表达了新风系统的工作方式和效率的优点，但是存在以下缺点：可视化并不是基于科学的仿真结果，缺少细节化的动态效果展示，也无法为方案优化提供基于计算结果的改进意见。
[0005]专利文献CN112528538A公开了一种室内新风仿真模拟方法及室内设计系统，能够实现新风管道建模、新风仿真、空气龄计算以及结果可视化。但是该方法仍然存在如下不足：
[0006](1)没有提供家居设计模型到工业仿真模型的转化方式，需要通过复杂的模型关系重新建模，导致用起来不方便，仿真前需要重新建模直接影响仿真效率，且重新建模的准确性也影响了新风仿真的准确性；
[0007](2)新风仿真计算的流场信息只包含风速、风向，缺少空气组成成分(氧气、二氧化碳、水蒸气等)浓度、温度等重要流场信息，不能够满足用户的需求；
[0008](3)仿真结果的可视化仅包含最终静态平均空气龄的展示，缺少高质量动态过程的可视化，影响新风仿真结果的展示，用户无法感知动态新风仿真结果。
技术实现思路
[0009]鉴于上述，本专利技术公开了一种新风流场仿真和动态可视化系统，能够同时实现空气各成分浓度、空间温度分布、空间流体速度矢量分布的模拟，并动态可视化呈现。
[0010]为实现上述专利技术目的，实施例提供的一种新风流场仿真和动态可视化系统，包括：
[0011]户型生成模块，用于为指定房间生成格式为obj的三维房间模型；
[0012]设备选择模块，用于根据指定的设备导入格式为obj的三维设备模型，并根据指定
的设备放置位置，将三维设备模型置于三维房间模型内后，搜索并确定三维设备模型和三维房间模型共同包围的封闭空间；
[0013]仿真模拟模块，用于根据指定的仿真模拟类型和仿真条件，基于封闭空间进行流体仿真，在纳维尔斯托克方程(Navier
‑
Stokes)的基础上遵守组分运输方程(Species Transport)、能量守恒原理，仿真计算空气各成分浓度、空间温度分布、空间流体速度矢量分布中的至少一者，形成模拟结果数据；
[0014]结果可视化模块，用于将模拟结果数据体素化并转换成渲染引擎能够识别的格式文件，基于以渲染引擎能够识别的格式文件表示的模拟结果数据以流场驱动体积雾变化、粒子追踪的方式实现模拟结果的可视化。
[0015]在一个实施例中，所述仿真模拟模块包括空间流体速度矢量分布模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空间流体速度时，所述空间流体速度矢量分布模拟单元被触发，用于进行空间流体速度矢量分布模拟，包括：
[0016]接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的风速、风向、压强，模拟数据保存时间间隔；
[0017]对封闭空间进行网格划分添加墙体边界后，基于仿真条件运行纳维尔斯托克方程计算，以模拟风速、压强以及空气龄，并按照设置的模拟数据保存时间间隔保存模拟结果数据。
[0018]在一个实施例中，所述仿真模拟模块包括空气各成分浓度模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空气各成分浓度时，所述空气各成分浓度模拟单元被触发，用于进行空气各成分浓度模拟，包括：
[0019]接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的各气体成分、风速、风向、压强，模拟数据保存时间间隔；
[0020]对封闭空间进行网格划分和添加墙体边界后，基于仿真条件同时运行组分运输方程和纳维尔斯托克方程计算，在组成气体成分守恒的前提下模拟空气各成分浓度，并按照设置的模拟数据保存时间间隔保存空气各成分浓度模拟结果数据。
[0021]在一个实施例中，所述仿真模拟模块包括空间温度分布模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空间温度时，所述空间温度分布模拟单元被触发，用于进行空间温度分布模拟，包括：
[0022]接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的温度、风速、风向、压强、房间内初始温度，模拟数据保存时间间隔；
[0023]对封闭空间进行网格划分和添加墙体边界后，基于仿真条件同时运行能量守恒方程和纳维尔斯托克方程计算，在能量守恒的前提下模拟空间温度分布，并按照设置的模拟数据保存时间间隔保存空间温度分布模拟结果数据。
[0024]在一个实施例中，将模拟结果数据体素化并转换成渲染引擎能够识别的流场数据，包括：
[0025]模拟结果数据以网格表达，将网格表达的模拟结果数据转换为基于顶点表达的模拟结果数据，将每个体素内包含的所有顶点的模拟结果数据的平均值作为该体素的模拟结果数据，实现模拟结果数据的体素化；
[0026]当模拟结果数据为体素化的空间速度矢量分布时，则将该体素化的空间速度矢量
分布转换为渲染引擎能够识别的fga矢量场文件；
[0027]当模拟结果数据为体素化的空气各成分浓度时，则将该体素化的空气各成分浓度转换为渲染引擎能够识别的浓度场体积纹理图片文件；
[0028]当模拟结果数据为体素化的空间温度分布时，则将该体素化的空间温度分布转换为渲染引擎能够识别的温度场体积纹理图片文件。
[0029]在一个实施例中，所述浓度场体积纹理图片文件在渲染引擎中以流场驱动体积雾变化的方式进行可视化呈现，包括：
[0030]根据封闭空间大小创建体积雾，创建体积雾材质，其中，体积雾材质颜色根据浓度场体积纹理图片采样后的浓度值映射确定，利用渲染引擎对体积雾材质进行渲染，并将每个模拟结果数据的渲染结果按照保存时间顺序播放，以实现动态可视化。
[0031]在一个实施例中，所述温度场体积纹理图片文件在渲染引擎中以流场驱动体积雾变化的方式进行可视化呈现，包括：
[0032]根据封闭空间大小创建体积雾，创建体积雾材质，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新风流场仿真和动态可视化系统，其特征在于，包括：户型生成模块，用于为指定房间生成格式为obj的三维房间模型；设备选择模块，用于根据指定的设备导入格式为obj的三维设备模型，并根据指定的设备放置位置，将三维设备模型置于三维房间模型内后，搜索并确定三维设备模型和三维房间模型共同包围的封闭空间；仿真模拟模块，用于根据指定的仿真模拟类型和仿真条件，基于封闭空间进行流体仿真，在纳维尔斯托克方程的基础上遵守组分运输方程、能量守恒原理，仿真计算空气各成分浓度、空间温度分布、空间流体速度矢量分布中的至少一者，形成模拟结果数据；结果可视化模块，用于将模拟结果数据体素化并转换成渲染引擎能够识别的格式文件，基于以渲染引擎能够识别的格式文件表示的模拟结果数据以流场驱动体积雾变化、粒子追踪的方式实现模拟结果的可视化。2.根据权利要求1所述的新风流场仿真和动态可视化系统，其特征在于，所述仿真模拟模块包括空间流体速度矢量分布模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空间流体速度时，所述空间流体速度矢量分布模拟单元被触发，用于进行空间流体速度矢量分布模拟，包括：接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的风速、风向、压强，模拟数据保存时间间隔；对封闭空间进行网格划分添加墙体边界后，基于仿真条件运行纳维尔斯托克方程计算，以模拟风速、压强以及空气龄，并按照设置的模拟数据保存时间间隔保存模拟结果数据。3.根据权利要求1所述的新风流场仿真和动态可视化系统，其特征在于，所述仿真模拟模块包括空气各成分浓度模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空气各成分浓度时，所述空气各成分浓度模拟单元被触发，用于进行空气各成分浓度模拟，包括：接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的各气体成分、风速、风向、压强，模拟数据保存时间间隔；对封闭空间进行网格划分和添加墙体边界后，基于仿真条件同时运行组分运输方程和纳维尔斯托克方程计算，在组成气体成分守恒的前提下模拟空气各成分浓度，并按照设置的模拟数据保存时间间隔保存空气各成分浓度模拟结果数据。4.根据权利要求1所述的新风流场仿真和动态可视化系统，其特征在于，所述仿真模拟模块包括空间温度分布模拟单元，当用户指定仿真模拟类型为空间温度时，所述空间温度分布模拟单元被触发，用于进行空间温度分布模拟，包括：接收用户设置的仿真条件，包括出风口/回风口处的温度、风速、风向、压强、房间内初始温度，模拟数据保存时间间隔；对封闭空间进行网格划分和添加墙体边界后，基于仿真条件同时运行能量守恒方程和...
【专利技术属性】
技术研发人员：李光毅，黄治，宋璐，唐睿，
申请(专利权)人：杭州群核信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。