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随着人们综合生活水平的不断提高，建筑室内环境的重要性越来越引起人们的重视。如何解决室内环境中存在的诸如吹风感，空气品质差，病态建筑综合征，疾病传播和能耗大等问题值得深入研究。而存在这些问题的室内环境往往是由不合理的气流组织设计所造成的。本研究的目的是通过对现有基于CFD的伴随方法进行改进，进而用于室内封闭环境的气流组织设计，营造一个健康，舒适，高效且节能的室内环境。为了达到上述目的，本研究从以下几个方面展开研究：
1)本研究针对先前研究中采用“冻结湍流”假设计算目标函数对设计变量梯度精度低(或者说不准确)的问题，开发了伴随RNGk-ε湍流模型，提高了基于CFD的伴随方法逆向设计建筑室内环境的精度。
2)基于CFD的伴随方法中使用的合适的定优化步长是通过耗时的反复试错过程确定的。针对这一问题，本研究在基于CFD的伴随方法中引入了自适应优化步长来更新设计变量，从而大大提高了逆向设计效率。通过对比同一个案例分别采用定优化步长和自适应优化步长的逆向设计结果，进一步验证了具有自适应优化步长的基于CFD的伴随方法的性能。
3)为了设计理想的送风口数量、尺寸、位置和形状，及送风参数(即送风速度，温度和角度)，本研究首次将基于面积约束的拓扑优化方法与基于CFD的伴随方法相结合，同时引入滤波方法改善拓扑方法的性能，为室内环境设计奠定了方法基础。最后采用改进后的伴随方法为一个真实的实验室逆向设计理想的室内环境，并搭建试验台验证了逆向设计结果的准确性。
主要结论：1使用伴随RNGk-ε湍流模型的设计过程可以使得目标函数更接近最优值(零)，而使用“冻结湍流”假设的设计过程未达到最优值。2自适应优化步长在逆向设计过程中可以自动确定合适的优化步长，适用于室内环境的逆向设计。3基于面积约束的拓扑方法结合基于CFD的伴随方法能够找到最佳的送风口数量、尺寸、位置和形状，及送风参数，从而实现健康，舒适，高效且节能的室内环境；同时本研究引入的滤波方法提升了拓扑方法的性能；最后本研究在安装了逆向设计的最佳送风口的实验室中测量的实验数据与CFD数值模拟结果吻合的非常好，进一步证明了改进的基于CFD的伴随方法的性能。
1)本研究针对先前研究中采用“冻结湍流”假设计算目标函数对设计变量梯度精度低(或者说不准确)的问题，开发了伴随RNGk-ε湍流模型，提高了基于CFD的伴随方法逆向设计建筑室内环境的精度。
2)基于CFD的伴随方法中使用的合适的定优化步长是通过耗时的反复试错过程确定的。针对这一问题，本研究在基于CFD的伴随方法中引入了自适应优化步长来更新设计变量，从而大大提高了逆向设计效率。通过对比同一个案例分别采用定优化步长和自适应优化步长的逆向设计结果，进一步验证了具有自适应优化步长的基于CFD的伴随方法的性能。
3)为了设计理想的送风口数量、尺寸、位置和形状，及送风参数(即送风速度，温度和角度)，本研究首次将基于面积约束的拓扑优化方法与基于CFD的伴随方法相结合，同时引入滤波方法改善拓扑方法的性能，为室内环境设计奠定了方法基础。最后采用改进后的伴随方法为一个真实的实验室逆向设计理想的室内环境，并搭建试验台验证了逆向设计结果的准确性。
主要结论：1使用伴随RNGk-ε湍流模型的设计过程可以使得目标函数更接近最优值(零)，而使用“冻结湍流”假设的设计过程未达到最优值。2自适应优化步长在逆向设计过程中可以自动确定合适的优化步长，适用于室内环境的逆向设计。3基于面积约束的拓扑方法结合基于CFD的伴随方法能够找到最佳的送风口数量、尺寸、位置和形状，及送风参数，从而实现健康，舒适，高效且节能的室内环境；同时本研究引入的滤波方法提升了拓扑方法的性能；最后本研究在安装了逆向设计的最佳送风口的实验室中测量的实验数据与CFD数值模拟结果吻合的非常好，进一步证明了改进的基于CFD的伴随方法的性能。