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帽子的防风效果如何?CFD告诉你

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发表于 2019-2-17 21:43:39 | 显示全部楼层 |阅读模式

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。


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。


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。

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

顶视图


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。

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。

无帽子时的头部风速

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。

无帽子时的头部风速


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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