CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用摘要：介绍了计算流体动力学(CFD)技术在行业中各个领域的应用,介绍了CFD软件的一般结构,指出了我国在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。关键词：CFD技术；暖通空调制冷工程；应用中图分类号：TU96+2文献标识码：A文章编号：引言：为制定出最佳的通风空调方案，暖通设计师从建筑方案设计阶段就开始探寻建筑物室内外的气流的速度场、温度场、浓度场的分布，尽可能设计出最为高效、舒适、节能的空调系统。为达到空调系统运行高效且节能，暖通设备运行管理人员也一直致力于探寻设备能效的最大化。近年来，随着CFD技术的发展与完善，这些需求也日益能得到满足。CFD技术与暖通设计运行管理的结合发挥出越来越大的经济与社会效益。1.CFD技术在暖通空调中的应用概况随着计算机技术和离散数学等的发展，CFD作为一种模拟仿真技术，在暖通空调工程中得到了越来越广泛的应用。它主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动传热、燃烧等情况。就暖通空调专业来讲，CFD主要可用于解决以下问题[1][2]：1.1建筑外环境分析设计建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响，所谓的建筑小区一次风、小区热环境等问题日益受到人们的关注[7]。采用CFD可以方便地对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境。而且通过模拟建筑外环境的风流动情况，还可进一步指导建筑内的自然通风设计等。1.2通风空调空间气流组织设计通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调效果，借助CFD可以预测仿真其中的空气分布详细情况，从而指导设计。通风空调空间通常又可分为：普通建筑空间，如住宅、办公室、高大空间等；特殊空间，如洁净室、客车、列车及其它需要空调的特殊空间。1.3建筑设备性能的研究改进暖通空调工的许多设备，如风机、蓄冰槽、空调器等，都是通过流体工质的流动而工作的，流动情况对设备性能有着重要的影响。通过CFD模拟计算设备内部的流体流动情况，可以研究设备性能，从而改进其更好地工作，降低建筑能耗，节省运行费用。2.用CFD方法解决工程设计及产品开发等问题的一般步骤在暖通空调制冷工程设计与产品开发及其它行业中,一般只能依靠经验和试验及简单的理论分析来完成工程设计及产品开发工作,其一般过程可表示如图1。在这种设计过程中,设计可行与否往往取决于试验,为保证性能稳定,就不得不进行大量试验,而且,产品方案的筛选和优化是在设计、制造、测试部门之间进行大循环,由于牵涉的环节多,产品的开发周期长,费用高;对工程设计而言,往往需要进行方案选择、优化,这一工作一般是靠经验完成,难免导致方案可靠性降低,从而引起设计失败。计算流体力学即CFD的应用则改变了传统的设计过程,由于CFD软件可以相对准确地给出流体流动的细节,如速度场、压力场、温度场或浓度场分布的时变特性(不定常特性),因而不仅可以准确预测流体产品的整体性能,而且很容易从对流场的分析中发现产品或工程设计中的问题,据此提出的改进方案只需重新计算一次就可以判断、评估改进是否有效,并更容易得到某些规律性的知识。这样,产品或工程的设计与优化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。现代设计过程应呈图2所示的结构。在这一过程中,用虚框表示的环节/试验验证或专家评估0与传统设计过程的相应环节/测试评估或专家论证0的工作量相比大为减少,因为传统设计过程中/测试评估0所包含的试验往往是探究性试验,需要有大量的/试验样本0,才能从这些/试验样本0中找到规律。而现代设计过程中,/试验样本0这一环节中的大量工作已通过CFD工作完成,即通过CFD工作形成大量的/虚拟试验样本0,无需或只需极少实际的/试验样本0即可检验CFD方法的可靠性、正确性,故现代设计过程之工作量大为减少。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,特别是方案设计阶段的CFD分析占有相当重要的地位,方案的筛选是以科学性的分析为基础,因而比较容易保证设计成功和产品质量的稳定,而且它将传统设计的大循环过程转变为方案设计带有预测性质的校验循环(验证...