[工具分享]Carbonfly：用于室内二氧化碳CFD仿真的开源Python库和Grasshopper工具箱

作者：黄启瑞，德国亚琛工业大学E3D节能建筑研究所

Institute of Energy Efficiency and Sustainable Building (E3D), RWTH Aachen University

Carbonfly 是一款基于OpenFOAM和WSL的开源Python库与Grasshopper工具箱，旨在通过Rhino与Grasshopper的参数化设计环境，为室内CO₂扩散、空气流动模拟以及IAQ评价提供便捷的接口，使复杂的CFD流程以更直观的方式融入建筑设计工作流当中。

核心特征：

1. 可视化建模与仿真一体化：通过Grasshopper组件定义建筑几何与边界条件，无需直接编辑OpenFOAM文本文件，即可生成完整的求解案例。
2. 支持CO₂传输与浮力驱动气流模拟：集成OpenFOAM求解器，可分析稳态及瞬态CO₂分布、气流速度场及温度梯度等。
3. 多类型边界条件模块：预设适用于机械通风、自然通风、动态呼吸等典型边界条件，并支持自定义参数。
4. 后处理与可视化：除了使用ParaView等成熟后处理工具外，Carbonfly还提供在Grasshopper直接读取模拟结果进行后处理可视化的功能。并且可基于多种国际IAQ标准（例如欧洲标准EN 16798-1以及日本、新加坡等多国标准）对室内空气质量进行评估。
5. 开放与可扩展性：采用LGPL-3.0许可，源代码与文档完全公开，并且提供丰富的案例和视频教程，便于科研、教学及二次开发。

Figure 1 Carbonfly在Grasshopper中的后处理案例：以热图形式可视化CO2浓度

Figure 2 Carbonfly动态呼吸案例

Figure 3 Carbonfly在Grasshopper中的后处理案例：以热图形式可视化基于EN 16798-1的室内空气质量评估结果

Figure 4 Carbonfly v0.8.0版本所支持的IAQ评价标准

Carbonfly已在GitHub平台开源发布：https://github.com/RWTH-E3D/carbonfly

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