房门关闭时，如何开窗更凉快？（科研版)
相信大家都遇到这种场景，清风从窗外溜进又从门中溜出，好一个微风徐徐，而你正在美滋滋的做科研，或者痛苦的打游戏。突然，门外嘈杂的声音响起，不知何人练习起了尤克里里，想要快乐永存或痛苦常在，不得不关上门以保耳边清净。
随后微风停歇，气温升高，想要开启空调，却又觉得太冷或者电费太贵。门外的事情我们无法控制，但屋内的情况，我们还是可以改变的。所以怎样才能凉快一些呢？
本次我们讨论的话题是：
房门关闭时，
如何开窗更凉快？
1、研究方法及研究对象
空气的流动由质量、动量、能量三大守恒方程描述，其中动量守恒方程为千禧年七大数学难题——纳维斯托克斯方程，看着就很难头秃，但是不怕，我们有CFD三大宝剑。
首先我们使用ICEM进行网格划分，将空间离散用于之后的模拟计算，然后使用Fluent使用有限体积法对方程进行离散求解，最后运用Tecplot进行相关可视化工作，通过这种方式，虽然我们没有解决方程，但我们却可以解决实际问题。
经过信息搜集与实地测量，我们了解到卧室的面积一般为15平方米左右，常见的构型为长宽为4乘3.5米，墙壁的厚度在9到24厘米之间，这里我们取20厘米。经过实际测量，一般窗户边框的厚度约为3到5cm左右，为了更加凉快，一般将窗子合二为一，所以我们模拟时窗子的总厚度取10cm。最后的模拟对象示意图如图3所示。
我们对窗户距左侧墙壁不同距离下的空气流通情况进行数值模拟（窗户距左侧墙壁距离也就是图中的x），分析比较x为多少时人体感觉更凉快，进而为我们真实场景中的开窗提供参考，从而做到优雅的开窗。
模拟的具体边界条件为：壁面、窗户为绝热无滑移壁面；室外计算域左侧为速度入口；右侧为压力出口；上侧为对称边界条件。其余参数查看具体教学视频获得。
2、网格划分
我们划分了窗户左侧缝隙的距离为0，0.1，0.2，0.3，……，一直到1.0 m的11套网格。X为0、0.3、0.5、1 m时的网格划分结果展示如下：
在计算之前，大家可以猜一下，x等于多少时会更凉快呢？是推到某一边抑或是推到中间？
3、数值求解
经过信息检索，我们了解到，二级风轻风的空气流速约为2 m/s，此时树叶会哗哗的响，4级风和风的空气流速约为5 m/s，此时能够吹起纸张，我们以这两种情况下的风速为研究对象，对11种开窗情况进行了模拟计算，从速度分布云图图6中可以看到，不同的流速下，速度场的分布情况除数值为相应增加外，趋势分布基本一致，也就是说，窗外的风速对我们的最佳开窗距离x没有影响。
我们用室内空气流动的平均流速代表不同开窗距离下的凉快程度，具体比较结果见图7，可以看到，当x为0.3 m时平均流速最大，此时人体感觉最凉快，而非将窗户全部推往一边或者放到中间。这个结果我还是比较惊讶的，我刚开始以为是推到最左边呢。比较不同情况下的流场分布还可以看出，室外的空气流入会使室内的空气形成一个顺时针的涡流，靠近墙壁出涡流最大，中心处流速最小，这意味着，门不能打开，只有窗户打开时，坐在墙壁附近更凉快哦。以后我们在教室挑选座位的时候，就可以选择靠墙的座位。
本研究还计算了，屋内初始温度： 300 K，窗户左侧距离：0.3 m，窗外温度：290 K，风速：2 m/s时的温度分布瞬态结果，计算结果展示在图8 （视频4：20s处有动画结果）。可以看到，由于涡流的作用，相同时刻靠近墙壁处温度更低一些。
4、模型推广
本研究所计算的工况肯定无法表征所有真实场景，真实场景还会有一些柜子、桌子等物品，这里我们计算了包含柜子时的计算结果，如图9所示（视频4：34s处有动画结果） 。大家也可以根据自己房间的布置及窗户大小等，分析比较自己的真实房间最合适的开窗情形。
5、研究结论
1、在3.5×4的房间内，窗户靠近左侧墙壁0.3 m时，室内空气流速最大，人体会感觉最凉快；
2、空气的流入会引起涡流，靠近墙壁处速度较大；
3、由于涡流的作用，靠近墙壁处温度降低更快。
Ok，今天的科研之旅就结束啦，希望大家有所收获，如果对具体的过程感兴趣或者想算一下自己的房间怎么开窗更合适，可以观看本文的配套教学视频进行方法学习，然后进行一下简单的更改就可以计算得到适合于你房间的结论了。
最后呢，想跟大家分享一下我做这个账号的初衷，我们是想运用科研的手段解决生活中的问题。同时教给大家做科研的方法，降低科研的门槛，我们的宗旨是，科研没有那么难！如果大家觉得视频做的不错，希望大家多多三连，你们的支持是我们做出好作品的第一驱动力。
