CFD simulace a jejich využití

Computational Fluid Dynamics (CFD) je soubor metod a matematických postupů používaných pro počítačovou simulaci proudění tekutin. Jak nám CFD může pomáhat při vyhodnocení vnitřního prostředí budov?

CFD simulace jsou dnes hojně využívané v mnoha odvětvích průmyslu – v podstatě všude tam, kde dochází k proudění kapalin či vzduchu. Bez těchto simulací už si dnes nedokážeme představit například návrhy letadel, ale například ani turbín, automobilů, ventilátorů a mnoho dalšího.

CFD pro vnitřní prostředí

S rozvojem technologií používaných pro výstavbu budov přichází ke slovu CFD i ve stavebnictví. Zde pomáhá jak s vývojem jednotlivých součástí a zařízení, ale také právě s návrhem správného větrání či řešení problémů ve stávajících objektech.

Díky CFD je tak možné simulovat spoustu situací, jejichž zhodnocení by jinak vyžadovalo provedení velmi nákladného experimentu. I při případném dostatku financí ovšem není možné vždy experimenty provádět, například ve fázi návrhu objektu. Zde nám tedy CFD značně pomáhá a umožňuje nám vybrat ten nejvhodnější návrh ještě před tím, než vůbec začne samotná realizace.

CFD nám může pomoci také při řešení problémů stávajícího stavu, kdy nám simulace odhalí riziková místa. Simulacemi ve fázi návrhu objektu pak můžeme ověřit, jestli je navržené řešení vhodné a dostatečné.

CFD nejsou jen barevné obrázky, ale také nástroj k navrhování, zlepšování a řešení problémů.

Historie využití této metody pro simulaci vnitřního prostředí sahá až do 70. let 20. století. Výzkum v současné době hojně probíhá v zemích severní Evropy, v Číně a v dalších částech světa. Softwarové nástroje pro využití této metody se neustále rozvíjí a zdokonalují.

Matematický základ

Z matematického hlediska využívá tato metoda tzv. Finite volume method (FVM, metodu konečných objemů). Lze se setkat i s jinými metodami, ale protože pracujeme s kapalinami, jeví se FVM jako nejvhodnější.

Vzhledem k tomu, že při výpočtech vzniká obrovské množství rovnic, není možné řešit tyto problémy jinak než na počítačích. Získání řešení může trvat v závislosti na výkonu počítače a složitosti zadání několik minut, hodin či ve velmi složitých případech i několik dní. Pro správné zadání problému a korektní vyhodnocení výsledků je nutné disponovat značnými znalostmi, neboť problematika CFD je velice široká. Její správné použití vyžaduje také přehled v mnoha možnostech nastavení a jejich porozumění. Špatné zadání, nevyhovující počítačový model a nevhodný výběr metod k řešení může vést k nesprávným a zavádějícím výsledkům.

Zajímají Vás toto téma? Kontaktuje mě.

Zdroje:

Následující zdroje doporučuji také k prostudování pro zájemce o využití Computational Fluid Dynamics nejen v oblasti vnitřního prostředí budov.

  1. CFD Online. https://www.cfd-online.com/
  2. PETER V. NIELSEN (ED.) a .. [ET AL.]. Computational fluid dynamics in ventilation design. Brussels: Federation of European Heating and Air Conditioning Associations, 2007. ISBN 2960046897.
  3. VERSTEEG, H. K. a W. MALALASEKERA. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. 2nd ed. New York: Pearson Education, 2007. ISBN 978-0-13-127498-3.

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *