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摘要：CFD技术是常用的工程流体技术，在工程中有广泛的应用。目前在暖通空调制冷工程中，CFD技术能够有效的改变现有的工程设计效果，从而改变制冷效果不强的现状，在暖通空调制冷工程中有广泛的应用价值。本文结合笔者的实践经验对于CFD技术进行介绍，并且就CFD的技术特点与在暖通空调制冷工程中的应用进行说明介绍，，期望能够提高我国暖通空调的发展。
关键词：CFD技术；暖通空调；节能
中图分类号： TE08文献标识码： A
1、前言
CFD（Computational Fluid DynamiCs，计算流体动力学）是伴随着数值计算技术与计算机技术发展而发展的工程技术，能够以模拟仿真实际的流体流动情况。CFD的基本原理采用数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。CFD是目前國际上一个强有力的研究领域，能够进行传热、燃烧、多相流反应研究，广泛应用于热能动力、航空航天等诸多工程领域．暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一。CFD软件的主要包括前处理、求解器以及后处理等三大模块，各有其独特的作用，在应用的过程中，能够确定CFD方法的控制方程、选择离散方法进行离散、选用数值计算方法并且输入相关参数后处理参数的计算机可视化及动画处理。
2、CFD技术应用特点
2．1 加速收敛技术的应用
因为三维流动数值模拟的计算量巨大，所以在CFD通用软件使用中，主要采用各种加速收敛技术，比如残差光顺法、多层网格法等方法加快收敛，从而能够有效解决计算时间过长与单机容量不足的困难。
2．2数学模型组成特征
CFD通用软件的数学模型主要以斯托克斯方程组与各种湍流模型为主体，而且根据实际的工程应用，选择燃烧与化学反应流与多相流模型的计算与应用，在计算的过程中，采用有限体积法或有限元素法计算。
2．3各种专用模块的应用
CFD技术设置各种专用模块，能够方便用户使用，专用模块能够减轻通用模块的复杂程度，提供汁算结果分析处理的辅助工具，目前的CFD通用软件能与CAD软件进行兼容，从而实现对流场几何形状建模输入。
3、暖通空调中CFD技术应用基本功能以及基本原则
CFD技术能够通过计算机模拟技术，从而实现改善空调制冷效果不强问题，对整体设计过程中性能的提升，保障整体空调系统的最优化模式。在暖通空调设计中，CFD技术应用能够实现以下的基本功能。
3．1暖通空调CFD技术应用基本功能
对于CFD技术而言，在暖通空调制冷工程中能够实现以下功能：（1）实现整体传质、传热、相变等功；（2）能预测流体流动性质；（3）有效地改善了相关结构的压力和变形。通过以上功能的实现，对于暖通空调制冷系统的优化有着非常重要的作用。而且应用CFD技术的前端处理、计算和结果数据的模块，从而整体实现暖通空调制冷系统的高效性和稳定性。
3．2 应用基本原则
CFD技术在暖通空调制冷系统中应用时，在前端处理需要进行数据录入、建模以及生成网格。同时核心运算器需要解析分解模块任务，从而为后台提供数据组织和诠释，CFD技术时需要考虑模块、周期、参量的原则，主要表现在以下方面：（1）较为复杂的应用，CFD能够展示比别的工程技术优越的分析功能；（2）采用可视化设计，能够为提供直观的用户体验；（3）CFD计算功能强大，能够提供输入参数的结果，以及短时间实现有效优化；（4）开发周期短，能够节省大量的人力物力。
3.3 应用方面
目前CFD技术主要用于以下方面：（1）通风空调房间气流组织设计，通过优化设计，准确地指导设计出相应的通风空调结构，保障暖通空调制冷的高效性。（2）建筑外环境分析设计采用CFD技术能偶有效地模拟分析建筑外部风流动情况，整体改善暖通空调通风效果以及制冷效果。（3）室内空气品质研究，通过模拟室内各个位置的风速、温度以及相对湿度、污染程度等方面参数的检测，实现高效率发展。（4）建筑设备性能的研究改进。研究设备性能，从而改进其工作。
3.4 CFD在暖通空调制冷工程应用成果
CFD应用技术已经暖通空调制冷行业中有了广泛的研究与应用，并取得了许多重要成果．主要表现在以下方面：（1）通风空调设计方案优化及预测，比如世界之窗中心剧场(大剧院)空调设计方案的数值预测3(仿真)、高大空间气流组织、的制冷工程方案设计，在洁净室气流分布的数值模拟与置换通风方式的数值模拟中应用CFD进行计算；（2）空调送风的各种末端设备CFD模拟应用；（3）各种换热器、冷却塔的CFD分析；（4）冷库库房及制冷设备的CFD分析：（5）空气品质及建筑热环境的CFD方法评价、预测；（6）流体机械及流体元件的CFD分析；（7）锅炉燃烧(油、气、煤)规律的CFD分析；（8）建筑火灾烟气流动及防排烟系统的CFD分析；（9）通风除尘领域CFD分析；（10）城市风与建筑物及室内空气品质的相互影响过程的CFD分析。
4、暖通空调中CFD技术应用一般步骤
4.1 一般流程分析
在暖通空调制冷工程设计中，主要采用经验和试验来完成工程设计及产品开发工作，这样导致了设计不可靠，而且为保证性能稳定，需要进行大量试验，产品方案的筛选和优化是在设计、测试、制造部门之间进行大循环．'由于牵涉的环节多，相对环节多、开发周期长，费用高。
计算流体力学即CFD的应用能够有效的改变设计流程，在设计与制造过程中，CFD软件能流体流动的细节，比如压力场、速度场、温度场或浓度场分布进行详细的设计与分析，从而实现准确预测流体产品的整体性能的功能，从对流场的分析中发现产品设计的问题并及时纠正，从而判断、评估改进是否有效。
暖通空调中CFD技术应用很少依赖经验或试验，试验(或经验)的目的最多是进一步验证产品性能或设计过程的合理性。主要包括：试验验证或专家评估、测试评估或专家论证等工作，通过从这些‘试验样本”中找到规律。从而实现“虚拟试验样本”验证，检验CFD方法的正确性与可靠性，大为减少设计与优化工作。
在这种现代设计过程中，方案设计在整个设计循环中占有很大的比重，方案的筛选是以科学性的分析为基础．所以采用CFD应用，能够实现校验循环，大大减少了设计过程的中间环节。在制冷工程中，CFD分析技术的发展不仅大大减少试验次数，而且能够显著缩短设计周期。降低费用。
4．2未来发展趋势
目前国内已出现了PHOENICS和CFX应用CFD软件，从两个软件的分析来看各有优缺点，但是相比较而言，CFX系列界面友好且功能强大，存在一定优势。CFX的基本结构主要包括前段输入、计算以及可视化设计。自70年代末80年代初起，我国暖通空调制冷行业已经开展CFD研究的应用研究，研究的范围从以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，并且逐步发展到室外及建筑小区绕流乃至大气扩散问题，形成了能够解决实际问题的系统软件。但从总体上看，我们与国外先进水平是有较大差距的。从软件工程的角度来看。核心计算部分差距不大，但是在前处理网格生成技术、后处理即科学计算可视化部分还处于较为落后的阶段，因此我国暖通空调制冷行业中开展CFD方面研究尚有大量工作要做。主要表现在以下几个方面：（1）研究网格自动生成技术；（2）加强算法理论方面的基础研究；（3）开展本行业中的应用研究；（4）研究科学计算可视化技术。CFD技术能够与CAD及CAM乃至AI技术有效地结合在一起。并将显示其强大的生命力。
5、结束语
本文介绍了CFD技术在暖通空调中的应用特点与应用现状，并且指出了我们在CFD技术研究领域与国际先进水平的差距及进一步开展CFD研究的方向。
参考文献
[1]牛爱明．CFD技术在暖通空调领域的应用[J]．山西能源与节能，2006(3)．
[2]潘冬玲．CFD模拟技术在暖通工程的应用[J]．广西轻工业，2009(8)：28．
[3]卞青海．论CFD技术在暖通空调领域的应用方向及应用技术[J]，小企业管理与科技(上旬刊)，2009(6)：201．
[4]郑备阢CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J]．城市建设理论研究，2013(11)：42．
[5]潘冬玲．CFD模拟技术在暖通工程的应用[J]．广西轻工业，2009(8)：111．
关键词：CFD技术；暖通空调；节能
中图分类号： TE08文献标识码： A
1、前言
CFD（Computational Fluid DynamiCs，计算流体动力学）是伴随着数值计算技术与计算机技术发展而发展的工程技术，能够以模拟仿真实际的流体流动情况。CFD的基本原理采用数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。CFD是目前國际上一个强有力的研究领域，能够进行传热、燃烧、多相流反应研究，广泛应用于热能动力、航空航天等诸多工程领域．暖通空调制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一。CFD软件的主要包括前处理、求解器以及后处理等三大模块，各有其独特的作用，在应用的过程中，能够确定CFD方法的控制方程、选择离散方法进行离散、选用数值计算方法并且输入相关参数后处理参数的计算机可视化及动画处理。
2、CFD技术应用特点
2．1 加速收敛技术的应用
因为三维流动数值模拟的计算量巨大，所以在CFD通用软件使用中，主要采用各种加速收敛技术，比如残差光顺法、多层网格法等方法加快收敛，从而能够有效解决计算时间过长与单机容量不足的困难。
2．2数学模型组成特征
CFD通用软件的数学模型主要以斯托克斯方程组与各种湍流模型为主体，而且根据实际的工程应用，选择燃烧与化学反应流与多相流模型的计算与应用，在计算的过程中，采用有限体积法或有限元素法计算。
2．3各种专用模块的应用
CFD技术设置各种专用模块，能够方便用户使用，专用模块能够减轻通用模块的复杂程度，提供汁算结果分析处理的辅助工具，目前的CFD通用软件能与CAD软件进行兼容，从而实现对流场几何形状建模输入。
3、暖通空调中CFD技术应用基本功能以及基本原则
CFD技术能够通过计算机模拟技术，从而实现改善空调制冷效果不强问题，对整体设计过程中性能的提升，保障整体空调系统的最优化模式。在暖通空调设计中，CFD技术应用能够实现以下的基本功能。
3．1暖通空调CFD技术应用基本功能
对于CFD技术而言，在暖通空调制冷工程中能够实现以下功能：（1）实现整体传质、传热、相变等功；（2）能预测流体流动性质；（3）有效地改善了相关结构的压力和变形。通过以上功能的实现，对于暖通空调制冷系统的优化有着非常重要的作用。而且应用CFD技术的前端处理、计算和结果数据的模块，从而整体实现暖通空调制冷系统的高效性和稳定性。
3．2 应用基本原则
CFD技术在暖通空调制冷系统中应用时，在前端处理需要进行数据录入、建模以及生成网格。同时核心运算器需要解析分解模块任务，从而为后台提供数据组织和诠释，CFD技术时需要考虑模块、周期、参量的原则，主要表现在以下方面：（1）较为复杂的应用，CFD能够展示比别的工程技术优越的分析功能；（2）采用可视化设计，能够为提供直观的用户体验；（3）CFD计算功能强大，能够提供输入参数的结果，以及短时间实现有效优化；（4）开发周期短，能够节省大量的人力物力。
3.3 应用方面
目前CFD技术主要用于以下方面：（1）通风空调房间气流组织设计，通过优化设计，准确地指导设计出相应的通风空调结构，保障暖通空调制冷的高效性。（2）建筑外环境分析设计采用CFD技术能偶有效地模拟分析建筑外部风流动情况，整体改善暖通空调通风效果以及制冷效果。（3）室内空气品质研究，通过模拟室内各个位置的风速、温度以及相对湿度、污染程度等方面参数的检测，实现高效率发展。（4）建筑设备性能的研究改进。研究设备性能，从而改进其工作。
3.4 CFD在暖通空调制冷工程应用成果
CFD应用技术已经暖通空调制冷行业中有了广泛的研究与应用，并取得了许多重要成果．主要表现在以下方面：（1）通风空调设计方案优化及预测，比如世界之窗中心剧场(大剧院)空调设计方案的数值预测3(仿真)、高大空间气流组织、的制冷工程方案设计，在洁净室气流分布的数值模拟与置换通风方式的数值模拟中应用CFD进行计算；（2）空调送风的各种末端设备CFD模拟应用；（3）各种换热器、冷却塔的CFD分析；（4）冷库库房及制冷设备的CFD分析：（5）空气品质及建筑热环境的CFD方法评价、预测；（6）流体机械及流体元件的CFD分析；（7）锅炉燃烧(油、气、煤)规律的CFD分析；（8）建筑火灾烟气流动及防排烟系统的CFD分析；（9）通风除尘领域CFD分析；（10）城市风与建筑物及室内空气品质的相互影响过程的CFD分析。
4、暖通空调中CFD技术应用一般步骤
4.1 一般流程分析
在暖通空调制冷工程设计中，主要采用经验和试验来完成工程设计及产品开发工作，这样导致了设计不可靠，而且为保证性能稳定，需要进行大量试验，产品方案的筛选和优化是在设计、测试、制造部门之间进行大循环．'由于牵涉的环节多，相对环节多、开发周期长，费用高。
计算流体力学即CFD的应用能够有效的改变设计流程，在设计与制造过程中，CFD软件能流体流动的细节，比如压力场、速度场、温度场或浓度场分布进行详细的设计与分析，从而实现准确预测流体产品的整体性能的功能，从对流场的分析中发现产品设计的问题并及时纠正，从而判断、评估改进是否有效。
暖通空调中CFD技术应用很少依赖经验或试验，试验(或经验)的目的最多是进一步验证产品性能或设计过程的合理性。主要包括：试验验证或专家评估、测试评估或专家论证等工作，通过从这些‘试验样本”中找到规律。从而实现“虚拟试验样本”验证，检验CFD方法的正确性与可靠性，大为减少设计与优化工作。
在这种现代设计过程中，方案设计在整个设计循环中占有很大的比重，方案的筛选是以科学性的分析为基础．所以采用CFD应用，能够实现校验循环，大大减少了设计过程的中间环节。在制冷工程中，CFD分析技术的发展不仅大大减少试验次数，而且能够显著缩短设计周期。降低费用。
4．2未来发展趋势
目前国内已出现了PHOENICS和CFX应用CFD软件，从两个软件的分析来看各有优缺点，但是相比较而言，CFX系列界面友好且功能强大，存在一定优势。CFX的基本结构主要包括前段输入、计算以及可视化设计。自70年代末80年代初起，我国暖通空调制冷行业已经开展CFD研究的应用研究，研究的范围从以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，并且逐步发展到室外及建筑小区绕流乃至大气扩散问题，形成了能够解决实际问题的系统软件。但从总体上看，我们与国外先进水平是有较大差距的。从软件工程的角度来看。核心计算部分差距不大，但是在前处理网格生成技术、后处理即科学计算可视化部分还处于较为落后的阶段，因此我国暖通空调制冷行业中开展CFD方面研究尚有大量工作要做。主要表现在以下几个方面：（1）研究网格自动生成技术；（2）加强算法理论方面的基础研究；（3）开展本行业中的应用研究；（4）研究科学计算可视化技术。CFD技术能够与CAD及CAM乃至AI技术有效地结合在一起。并将显示其强大的生命力。
5、结束语
本文介绍了CFD技术在暖通空调中的应用特点与应用现状，并且指出了我们在CFD技术研究领域与国际先进水平的差距及进一步开展CFD研究的方向。
参考文献
[1]牛爱明．CFD技术在暖通空调领域的应用[J]．山西能源与节能，2006(3)．
[2]潘冬玲．CFD模拟技术在暖通工程的应用[J]．广西轻工业，2009(8)：28．
[3]卞青海．论CFD技术在暖通空调领域的应用方向及应用技术[J]，小企业管理与科技(上旬刊)，2009(6)：201．
[4]郑备阢CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J]．城市建设理论研究，2013(11)：42．
[5]潘冬玲．CFD模拟技术在暖通工程的应用[J]．广西轻工业，2009(8)：111．