帽子的防风效果如何?CFD告诉你

奇异果实名认证 发表于 2019-01-31 22:41 | 显示全部楼层 | 复制链接分享      上一主题  翻页  下一主题
引子


时至寒冬腊月天,北风凛冽,这种天气在室外待着真难熬啊。没风的时候还能忍受,就怕那强烈的北风忽然出现,瞬间从头到脚都是凉凉的。
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机智的你果断撑起羽绒服的帽子,瞬间感觉整个世界都安静了。今天我们用CFD来剖析一下这个现象。
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过程


1. 建立三维人体模型。一个长方体代表身体,一个椭圆拉伸的曲面代表头部。帽子的厚度约为0.03m。
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2. 设置计算范围,可以参考AIJ的相关研究成果。
左右是5倍高度,迎风是5倍高度,背风是5倍高度,Z轴是5倍高度
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顶视图

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前视图

3. 网格划分。要设置足够小的尺寸来捕捉模型的细节。
采用几何适应性好的多面体网格,最小尺寸0.01m,最大尺寸为0.5m。
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4. 湍流模型选择K-Omega模型。
5. 风向为北风,10m高度的风速为5m/s。不同高度的风速采用指数函数分布。
因此设置北侧为inlet,南侧为outlet。

结果首先看一下鼻子高度的风速分布。采用精准的视图定位和同样的标尺以加强对比。风速范围为0-4m/s。
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无帽子时的头部风速

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有帽子时的头部风速

另一个评价指标是整个脸部的平均风速,这个指标可以直观反映人的冷风感。
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无帽子时的头部风速

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有帽子时的头部风速

结论
聪明的你,想必已经从这几个图中看到一些端倪。很明显有帽子的时候,风速降低很多。

通过数据统计,无帽子时,脸部感受到的风速平均值为2.4m/s。有帽子时,脸部感受到的风速平均值为0.45m/s,挡风效果很明显!

这个数据告诉你冬季选个带帽子的羽绒服有多重要


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