TigerKinCFD 用户操作手册¶
本手册适用于 TigerKinCFD Rhino 插件（建筑风环境 CFD 分析工具）。
目录¶
安装与配置¶
环境需求¶
- Rhino 8.0 及以上版本，采用 .NET Core 方式运行
- BlueCFD-Core 2020（OpenFOAM 的 Windows 发行版）
切换 .NET 框架方法：在 Rhino 中执行命令
SetDotNetRuntime，详细设置方法参见：http://www.tigerkinwzb.cn/rhino8-0%e5%8f%8a%e4%bb%a5%e4%b8%8a%e7%89%88%e6%9c%ac%e5%88%87%e6%8d%a2-net%e6%a1%86%e6%9e%b6/
安装步骤¶
- 运行
tigerkinwind_setup.exe安装程序，将插件安装到任意位置。 - 将安装目录下的
TigerKinCFD.rhp拖入Rhino中完成插件的加载。 - 确保 BlueCFD-Core 2020 已安装（默认路径：
C:\blueCFD-Core-2020）。 - 打开 Rhino 8.0，输入命令
TigerkinCFDToolbar调出室外风环境面板，或输入TigerkinCFDToolbar2调出室内通风面板。
首次运行配置¶
- 打开插件后，点击 设置 按钮（齿轮图标）。
- 确认 BlueCFD 路径 指向正确的 BlueCFD-Core 2020 安装目录。
- 确认 案例输出目录 为期望的工作目录（默认为桌面
TigerKinCFD_Case文件夹）。 - 点击 保存 完成配置。
许可证与激活¶
版本说明¶
| 版本 | 功能限制 |
|---|---|
| Free（免费版） | 室外分析最多选择 3 个建筑；室内分析仅支持 1 个进风口，不支持内隔墙 |
| Professional（专业版） | 无功能限制 |
试用机制¶
- 每台机器可享受 3 天免费试用（专业版功能）
- 试用期结束后自动降级为 Free 版本
激活步骤¶
- 点击工具栏或面板中的 许可证 按钮。
- 复制显示的 机器码（16 位）。
- 将机器码发送给开发者获取 激活密钥。
- 在激活窗口中输入密钥，点击 激活。
- 激活成功后重启插件即可使用专业版功能。
1. 室外风环境分析¶
功能：基于 OpenFOAM 求解器，对建筑群周边的风环境进行 CFD 仿真分析。
完整工作流程¶
室外分析遵循以下步骤，需按顺序执行：
选择建筑 → 设定风洞 → 生成网格 → 运行求解 → 查看结果
步骤一：选择建筑¶
- 打开 室外 CFD 面板（命令：
TigerkinCFDToolbar）。 - 点击 选择建筑 按钮，在 Rhino 视口中选择需要分析的建筑几何体。
- 支持的类型：Brep（实体）、Mesh（网格）、Extrusion（挤出体）
- 选择完成后，插件会自动计算建筑包围盒。
- （可选）点击 清除选择 移除已选建筑。
⚠️ 建筑几何体建议为封闭实体，开放曲面可能导致网格划分失败。
步骤二：设定风洞参数¶
点击 风洞参数 按钮打开设置对话框：
风洞尺寸¶
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| Front（前方倍数） | 建筑前方风洞延伸距离 | 3 倍建筑高度 |
| Back（后方倍数） | 建筑后方延伸距离 | 5 倍建筑高度 |
| Left（左侧倍数） | 左侧延伸距离 | 3 倍建筑高度 |
| Right（右侧倍数） | 右侧延伸距离 | 3 倍建筑高度 |
| Top（顶部倍数） | 顶部延伸距离 | 3 倍建筑高度 |
| Bottom（底部倍数） | 底部延伸距离 | 0 倍 |
| 旋转角度 | 风洞整体旋转 | 0° |
风洞范围基于建筑包围盒自动计算，倍数乘以建筑最大高度。
风场参数¶
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 参考风速 | 入口基准风速 | 10 m/s |
| 参考高度 | 风速测量高度 | 10 m |
| 风向角 | 风从北方顺时针旋转的角度 | 0° |
| 地面粗糙度 | 地表粗糙度长度 | 根据地貌类别自动设置 |
| 地貌类别 | A/B/C/D 四类 | B 类 |
| 湍流强度 | 入口湍流强度 | 0.1 |
地貌类别参考：
| 类别 | 说明 | 粗糙度长度 |
|---|---|---|
| A | 海面、沙漠 | 0.01 m |
| B | 开阔地面、草地 | 0.10 m |
| C | 郊区、村镇 | 0.30 m |
| D | 城市市中心 | 1.00 m |
步骤三：网格设置¶
点击 网格设置 按钮配置网格参数：
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 背景网格尺寸 | 风洞区域的基础网格大小 | 5.0 m |
| 表面加密等级 | 建筑表面的网格加密级别（最小，最大） | (3, 4) |
| 边界层 | 是否添加边界层网格 | 开启 |
| 边界层数 | 近壁面边界层数 | 5 |
| 膨胀比 | 边界层网格膨胀比率 | 1.2 |
| 最大网格数 | 网格数量上限 | 无限制 |
网格越精细，计算结果越准确，但计算时间越长。建议先用较粗网格测试流程，确认无误后再提高精度。
步骤四：求解参数¶
点击 求解参数 按钮配置求解器：
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 求解器类型 | 稳态 / 瞬态 | simpleFoam（稳态） |
| 湍流模型 | kEpsilon / kOmegaSST / Laminar | kEpsilon |
| 迭代数 | 最大迭代步数 | 1000 |
| 残差收敛标准 | 各变量的收敛阈值 | 1e-5 |
| 压力松弛因子 | 压力方程松弛 | 0.3 |
| 速度松弛因子 | 速度方程松弛 | 0.7 |
求解器说明：
| 求解器 | 类型 | 适用场景 |
|---|---|---|
| simpleFoam | 稳态 | 大部分建筑风环境分析 |
| pimpleFoam | 瞬态 | 需要观察流场随时间变化 |
| pisoFoam | 瞬态 | 高精度瞬态分析 |
湍流模型说明：
| 模型 | 特点 |
|---|---|
| kEpsilon | 最常用，计算稳定，适合工程应用 |
| kOmegaSST | 近壁面精度更高，适合分离流分析 |
| Laminar | 层流模拟，仅用于低雷诺数场景 |
步骤五：运行分析¶
- 确认所有参数设置完毕。
- 点击 生成网格 按钮，等待网格划分完成。
- 网格生成过程中可在 Rhino 视口预览网格。
- 网格生成成功后，点击 开始求解 按钮。
- 求解过程中可点击 停止求解 中断计算。
- 求解完成后，结果会自动加载并显示在 Rhino 视口中。
2. 室内通风分析¶
功能：对封闭室内空间进行通风 CFD 模拟，分析室内气流组织与速度分布。
完整工作流程¶
选择房间 → 指定开口 → 生成网格 → 运行求解 → 查看结果
步骤一：选择房间与开口¶
- 打开 室内通风 面板（命令：
TigerkinCFDToolbar2）。 - 依次点击以下按钮，在 Rhino 视口中选择对应几何体：
| 按钮 | 说明 | 要求 |
|---|---|---|
| 选择房间 | 选择封闭的房间几何体 | 必须为封闭 Brep |
| 选择进风口 | 选择空气进入的开口面 | 平面 Brep 或 Mesh |
| 选择出风口 | 选择空气排出的开口面 | 平面 Brep 或 Mesh |
| 选择内隔墙 | 选择内部隔墙 | 平面（专业版功能） |
⚠️ 房间必须为完全封闭的 Brep 实体，否则无法生成计算域。
步骤二：指定进风速度¶
点击 进风速度 按钮设置入口边界条件：
| 参数 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| 入口风速 | 进风口的平均风速 | 1.0 m/s |
| 湍流模型 | kEpsilon / kOmegaSST / Laminar | kEpsilon |
| 湍流强度 | 入口湍流强度 | 0.05 |
步骤三：网格与求解参数¶
配置方式与室外分析类似，主要包括：
- 背景网格尺寸（默认 0.5 m，室内通常较小）
- 表面加密等级
- 求解器：稳态（simpleFoam）/ 瞬态（pimpleFoam）
- 迭代数、收敛标准
- 并行核心数（默认 4）
步骤四：图层边界条件（高级）¶
对于复杂室内场景，可通过 图层边界条件 功能：
- 在 Rhino 中将不同开口（进风口、出风口、内墙）分配到不同图层。
- 在面板中配置各图层对应的边界条件类型（Wall / Inlet / Outlet）。
- 插件会自动按图层识别并设置边界条件。
步骤五：运行分析¶
- 点击 生成网格，等待网格划分完成。
- 点击 开始求解，等待计算完成。
- 计算完成后，可查看结果云图和流线。
边界标签与几何着色¶
室内分析提供两个辅助可视化功能：
| 功能 | 说明 |
|---|---|
| 边界标签 | 在 Rhino 视口中标注各边界的类型（Inlet/Outlet/Wall） |
| 几何着色 | 用不同颜色区分房间和各边界（蓝色=Inlet，红色=Outlet，橙色=Wall） |
可视化与结果查看¶
支持的物理量¶
分析完成后，可切换查看以下物理量：
| 变量 | 说明 | 单位 |
|---|---|---|
| U（速度） | 气流速度场 | m/s |
| p（压力） | 静压场 | Pa |
| Cp（风压系数） | 无量纲压力系数 | — |
| k（湍动能） | 湍流脉动动能 | m²/s² |
| epsilon | 湍流耗散率 | m²/s³ |
| omega | 比耗散率 | 1/s |
风压系数计算公式：Cp = p / (0.5 × ρ × U_ref²)
其中 ρ = 1.225 kg/m³（空气密度），U_ref 为参考风速。
瞬态统计量¶
对于瞬态分析，还提供以下统计指标：
| 指标 | 说明 |
|---|---|
| Cp_mean | 风压系数时均值 |
| Cp_rms | 风压系数均方根值 |
| Cp_max | 风压系数最大值 |
| Cp_min | 风压系数最小值 |
配色方案¶
云图支持 4 种配色方案：
| 方案 | 说明 |
|---|---|
| Rainbow（彩虹） | 经典彩虹渐变 |
| CoolWarm（冷暖） | 蓝红冷暖色渐变 |
| Grayscale（灰度） | 灰度渐变 |
| Jet | Jet 配色方案 |
结果显示控制¶
| 控制项 | 功能 |
|---|---|
| 显示图例（Legend） | 开启/关闭色彩图例 |
| 等值线 | 显示/隐藏等值线 |
| 时间步浏览 | 瞬态分析中切换不同时间步的结果 |
切片管理¶
功能：通过定义切面平面，查看计算域内部任意位置的结果分布。
创建切片¶
- 点击 切片管理 按钮打开对话框。
- 点击 添加切片，设置以下参数：
- 名称：切片的标识名称
- 原点：切片平面的中心点坐标（X, Y, Z）
- 法向：切片平面的法向量（X, Y, Z）
- 点击 确定 创建切片。
预设切片方向¶
| 方向 | 法向量 | 说明 |
|---|---|---|
| XZ 平面 | (1, 0, 0) | 垂直于 Y 轴的纵截面 |
| YZ 平面 | (0, 1, 0) | 垂直于 X 轴的横截面 |
| XY 平面 | (0, 0, 1) | 水平截面 |
切片操作¶
- 预览：在 Rhino 视口中以半透明平面显示切片位置
- 删除：移除不需要的切片
- 修改：编辑切片的位置和方向
切片定义会随 Rhino 文件（.3dm）保存，下次打开文档可继续使用。
云图管理¶
功能：管理和配置计算结果的云图显示。
云图设置¶
- 点击 云图管理 按钮打开对话框。
- 可配置以下参数：
- 显示变量（速度/压力/风压系数/湍动能等）
- 值域范围（最小值/最大值）
- 配色方案
- 等值线显示
刷新结果¶
求解完成后，点击 刷新结果 按钮重新加载最新的计算结果数据。
流线可视化¶
功能：在计算域中显示气流的三维流线轨迹，直观展示风场流动模式。
流线设置¶
点击 流线设置 按钮配置：
| 参数 | 说明 |
|---|---|
| 种子点位置 | 流线起始点的分布方式 |
| 流线长度 | 流线的最大追踪长度 |
| 颜色模式 | 按速度大小渐变 / 按高度渐变 |
工具栏使用¶
通过命令 TigerkinToolbar 调出统一工具栏，工具栏按功能分为 4 个分组：
项目组¶
| 按钮 | 功能 |
|---|---|
| 室外面板 | 打开室外 CFD 分析面板 |
| 室内面板 | 打开室内通风分析面板 |
| 许可证 | 打开许可证激活窗口 |
室外组¶
| 按钮 | 功能 |
|---|---|
| 选择建筑 | 选择分析目标建筑 |
| 切片 | 管理切片平面 |
| 清除 | 清除当前选择 |
| 生成网格 | 运行网格划分 |
| 开始求解 | 启动 CFD 求解 |
| 停止求解 | 中断当前求解 |
| 云图 | 查看/管理结果云图 |
| 流线 | 查看/管理流线 |
| 刷新 | 重新加载结果数据 |
室内组¶
| 按钮 | 功能 |
|---|---|
| 选择房间 | 选择封闭房间几何体 |
| 进风口 | 选择进风口面 |
| 出风口 | 选择出风口面 |
| 内墙 | 选择内隔墙（专业版） |
| 生成网格 | 运行网格划分 |
| 开始求解 | 启动求解 |
| 停止求解 | 中断求解 |
| 云图 / 流线 / 刷新 | 同室外组 |
工具组¶
| 按钮 | 功能 |
|---|---|
| 截图 | 截取当前视口（开发中） |
| 动画 | 生成结果动画（开发中） |
| 帮助 | 打开帮助文档（开发中） |
设置与配置¶
点击面板中的 设置 按钮打开全局设置对话框。
通用设置¶
| 设置项 | 说明 | 默认值 |
|---|---|---|
| BlueCFD 路径 | BlueCFD-Core 2020 安装路径 | C:\blueCFD-Core-2020 |
| 案例输出目录 | 计算案例的存储路径 | 桌面 TigerKinCFD_Case |
| 深色主题 | 界面使用深色配色 | 跟随系统 |
| 屏蔽试用提醒 | 不显示试用期到期提醒 | 关闭 |
语言切换¶
插件支持 中文（zh-CN） 和 英文（en-US） 两种界面语言，可在设置中切换。
数据存储¶
| 数据类型 | 存储位置 | 说明 |
|---|---|---|
| 风参数 / 切片 / 建筑选择 | Rhino 文档（.3dm） | 随项目文件保存 |
| 全局设置 / 许可证 | 插件全局配置 | 跨文档共享 |
| 计算结果 | 案例输出目录 | OpenFOAM 标准格式 |
| 日志 | 插件目录 / APPDATA | 调试用 |
常见问题¶
Q：输入命令后没有弹出面板？
A：请确认已切换到 .NET Core 运行时。在 Rhino 中执行 SetDotNetRuntime 命令进行切换。
Q：网格生成失败？ A：常见原因：①建筑几何体未封闭或存在自相交；②风洞尺寸过小导致建筑超出计算域；③背景网格尺寸过大。请检查几何质量并调整参数后重试。
Q：求解不收敛 / 残差不下降？ A：尝试以下方法：①降低松弛因子（如压力 0.2、速度 0.5）；②提高网格质量（减小背景网格尺寸）；③增大迭代数；④更换湍流模型（如从 kEpsilon 切换为 kOmegaSST）。
Q：提示"feature is not available in the Free license version"？ A：当前使用的免费版存在功能限制（室外最多 3 个建筑，室内仅 1 个进风口）。请联系开发者升级至专业版。
Q：计算结果在哪里？
A：结果保存在案例输出目录中（默认为桌面 TigerKinCFD_Case 文件夹）。该目录遵循 OpenFOAM 标准结构，包含 0/（初始条件）、constant/（网格）、system/（设置）及各时间步结果。
Q：如何查看之前保存的分析？ A：在设置中指定之前的案例输出目录，然后点击 刷新结果 即可重新加载历史计算结果。
Q：室内分析提示"房间未封闭"？
A：请确保选择的房间几何体是完全封闭的 Brep 实体。可在 Rhino 中使用 What 命令检查几何体是否为封闭实体。
Q：支持并行计算吗？
A：支持。室内分析可在求解参数中设置并行核心数。室外分析同样支持多核并行。计算过程中会自动调用 decomposePar 进行区域分解，计算完成后自动执行 reconstructPar 重组结果。