آوردن مولتی فیزیک به معماری

معماران نمی توانند فقط هنرمند باشند. یک ساختمان جدید نه تنها باید از نظر زیبایی شناسی دلپذیر باشد، بلکه باید از نظر ساختاری نیز سالم باشد. در طراحی ساختمان های مدرن به مفاهیمی مانند آسایش محیطی و بهره وری انرژی توجه زیادی می شود. ^{معمار قرن بیست و یکم} با وجود طیف وسیعی از مشکلات فیزیکی که در انتقال از مفهوم ساختمان به طراحی کامل باید به آنها پرداخته شود، ممکن است به نرم افزارهای چند فیزیک روی بیاورد.

در اخبار: معماران از نرم افزار مدل سازی استفاده می کنند

در ماه دسامبر، با مقاله‌ای از بی‌بی‌سی مواجه شدم که توجه عموم را به طراحی به کمک رایانه در معماری جلب می‌کرد . این مقاله به تعدادی از کمک‌های اساسی مدل‌سازی اشاره می‌کند که شامل تحلیل ساختاری طراحی رادیکال یورن اوتزون برای خانه اپرای سیدنی و مطالعه ساختار سیال (فشار نما) برج خلیفه در دبی است. علاوه بر این، مطالعات جریان سیال، ریزاقلیم و آکوستیک نیز مورد اشاره قرار گرفته است.

خانه اپرای سیدنی یکی از نمونه های وارد کردن مولتی فیزیک به معماری است.
خانه اپرای سیدنی

از این مقاله مشخص می شود که معماری از نرم افزارهای خارج از حوزه های سنتی ابزار ترسیم و تحلیل سازه سود می برد. روشی که معماران مدرن از نرم‌افزار مدل‌سازی استفاده می‌کنند با وسعت علایق مورد بحث در جلسه ارائه کاربر «شبیه‌سازی طراحی ساختمان» در کنفرانس COMSOL 2014 کمبریج مشخص شده است . برخی از این تحقیقات شامل حمل و نقل انبوه و جریان در تعیین کیفیت اتاق تمیز، توسعه صوتی پنجره های عایق صدا، تجزیه و تحلیل حرارتی به سمت “ساختمان انرژی صفر” و غیره است.

انتقال حرارت مزدوج برای نمای ساختمان

یکی از برندگان جایزه پوستر در کنفرانس COMSOL 2014 کمبریج، Carmelo Galante از Newtecnic (لندن، انگلستان) بود. او کار خود را با استفاده از COMSOL Multiphysics برای مطالعه عملکرد انتقال حرارت یک نما، به ویژه یک پنجره دو جداره که در آن حفره هوا نیز حاوی «دستگاه‌های کنترل خورشیدی» است، ارائه کرد. اینها اساساً کورهایی هستند که می توانند نسبتی از تابش خورشیدی برخوردی را منعکس کنند. جزئیات تحلیل او را می توانید اینجا بخوانید .

مطالعه Galante از ماژول انتقال حرارت برای بررسی تأثیر ترکیبی هر سه حالت انتقال حرارت استفاده کرد: رسانایی، همرفت و تابش. حفره به طور مکانیکی تهویه می شود بنابراین جریان سیال می تواند به دلیل همرفت اجباری و همچنین همرفت طبیعی ایجاد شود. بر اساس یک “U-value” که عملکرد حرارتی را کمی می کند، طراحی با تغییر تعداد و موقعیت ورودی ها و خروجی های جریان اجباری بهینه شد. با ترکیب فیزیک سیال و حرارت با تابش در یک محیط مدل‌سازی واحد، می‌توان تأثیر متقابل اثرات فیزیکی مختلف را ارزیابی کرد.

چرا دیگر معماران مدل می کنند؟

در گالری مدل، می توانید مجموعه ای از نمونه های دیگر از دنیای معماری را بیابید. بسیاری از معماران به تجزیه و تحلیل حرارتی علاقه مند خواهند شد، همانطور که در کار کنفرانسی که در بالا ذکر شد. علاوه بر این، در ماژول انتقال حرارت، چندین نمونه مرتبط با صنعت ساختمان و ساختمان وجود دارد. یکی از آنها عملکرد حرارتی یک پنجره را در نظر می گیرد که تأثیر پیکربندی های مختلف لعاب را نشان می دهد.

در زیر می توانید پیکربندی مواد یک پنجره کشویی استاندارد ISO را به همراه مشخصات دما از آنالیز COMSOL Multiphysics مشاهده کنید. اتلاف حرارتی پیش‌بینی‌شده 0.65 W/(mK) به دلیل هدایت حرارتی بالای ساختار آلومینیومی بسیار زیاد است.

نموداری که هندسه پنجره کشویی را نشان می دهد.
هندسه پنجره کشویی.

نموداری که توزیع دما را برجسته می کند.
توزیع دما در پنجره کشویی

تحلیل پایداری سازه نیز همچنان مهم است. در ماژول ژئومکانیک، مدلی از تیر بتنی وجود دارد که در آن از یک مدل مکانیکی برای ارزیابی صلبیت سازه اضافی ناشی از میلگردهای فولادی استفاده می شود. به جای فرض اینکه بتن فقط یک ماده الاستیک خطی است، از مدل تجربی پلاستیسیته Ottosen برای توصیف بتن استفاده می شود.

همکار من بریجت اخیراً در مورد یک مطالعه در مقیاس بزرگتر در مورد بازتاب نما و اثرات حرارتی همراه نوشت: تشکیل یک سطح سوزاننده به دلیل نمای شیشه ای مقعر هتل Vdara® در لاس وگاس . در اینجا، COMSOL Multiphysics برای بررسی پیامدهای مضر طراحی ساختمان “پس از واقعیت” با استفاده از عملکرد ردیابی پرتوی ماژول جدید Ray Optics استفاده شد.

همانطور که ردیابی پرتو به ما امکان می دهد مسیرهای نور و انعکاس را در مقیاس ساختمان مطالعه کنیم، آکوستیک پرتو را می توان برای تجزیه و تحلیل آکوستیک در محدوده ای که حفره صوتی بسیار بزرگتر از طول موج صدا است استفاده کرد. این معمولاً برای اتاق‌های بزرگ، مانند سالن‌های تئاتر و کنسرت، که درک روشنی از ویژگی‌های آکوستیک ضروری است، صادق است. در گالری مدل برای ماژول آکوستیک، می‌توانید نمونه‌ای از یک سالن کنسرت کوچک با پاسخ‌های تکانه فشار و انرژی محاسبه‌شده پیدا کنید.

LiveLink™ برای Revit®

با انتشار COMSOL Multiphysics نسخه 5.0، ما محصول جدیدی را معرفی کردیم که برای ادغام طرح‌های معماری با شبیه‌سازی‌های چندفیزیکی طراحی شده است: LiveLink™ for Revit® . این ابزار یکپارچه سازی و رابط، عناصر طراحی را از Autodesk® Revit®، یک نرم افزار پیشرو در طراحی معماری، به نرم افزار COMSOL Multiphysics منتقل می کند.

با استفاده از LiveLink™ برای Revit®، می‌توانید هندسه‌هایی را برای اتاق‌ها و عناصر معماری خاص در یک ساختمان بگیرید و سپس آنها را با مدل COMSOL Multiphysics خود هماهنگ کنید. می‌توانید در صورت نیاز جلوه‌های فیزیکی اضافی را به مدل اضافه کنید، درست مثل اینکه هندسه در COMSOL Multiphysics ساخته شده است. با انتخاب جزئیاتی که می‌خواهید شامل شود، می‌توانید از شبیه‌سازی دقیق اطمینان حاصل کنید.

برخی از ساختمان های مدل را امتحان کنید

با مدل سازی چند فیزیک برای معماری فعال در اخبار و جامعه علمی، ما شما را تشویق می کنیم تا در مورد این مدل های مختلف معماری بیشتر بدانید و آنها را از گالری مدل ما دانلود کنید:

Autodesk و Revit علائم تجاری یا علائم تجاری ثبت شده Autodesk, Inc. و/یا زیرمجموعه ها و/یا وابسته های آن در ایالات متحده آمریکا و/یا سایر کشورها هستند.