CFD在暖通空调领域的应用培训课件
CFD基本算法及其在暖通空调领域中的运用
CFD基本算法及其在暖通空调领域中的运用摘要：CFD是20世纪70年代后期在计算机技术、流体力学和工程数值计算方法的共同发展下形成的一门新兴学科。
在暖通空调领域中，CFD方法主要应用于暖通空调领域的暖通空调系统设计和暖通空调系统的性能评估。
基于此，本文详细分析了CFD基本算法及其在暖通空调领域中的运用策略，以供参考。
关键词：CFD基本算法；暖通空调；运用引言：CFD （Computational Fluid Dynamics）即计算流体力学，它是一种模拟流体流动的数值方法。
它的基本思想是：将流体控制方程离散为有限个数值量，并用这些数值量来描述流体流动，再通过计算机对这些数值量进行数值模拟，得到流场的分布及流体的状态。
CFD以其特有的优势成为了一种快速、有效和可靠的手段来解决在流体运动和传热过程中所遇到的各种问题。
1.CFD基本算法1.1控制方程CFD的控制方程分为两大类：一类是连续方程，一类是不连续方程。
前者包括速度场与压力场的控制方程，后者包括湍流模型、辐射模型等。
流体力学中，常用的基本控制方程是连续性方程和动量守恒方程。
由于粘性的存在，这两个方程分别对应着动网格和液、气两相流模型，因此，通常把这两个控制方程叫做流体力学的控制方程。
对于定常流体，控制方程只有一个——连续性方程，该方程描述了流体在单位时间内的运动情况。
1.2离散方法在数值模拟中，离散方法是非常重要的，它能直接影响到计算结果的精度。
对于某些物理现象的数值模拟，由于问题的复杂性，往往采用较简单的离散方法。
通常情况下，可采用有限体积法来进行计算。
有限体积法是一种无网格计算方法，其基本思想是把连续方程和非连续方程都离散为有限个空间坐标上的点，每个点对应于一个坐标值。
通过采用这种离散方法，可以得到一组离散格式，每组离散格式又可以表示为空间上的一个有限体积。
有限体积法在处理具有复杂边界条件和高度非线性问题时具有明显优势。
因此，在数值模拟中得到了广泛应用。
CFD技术在暖通空调领域的应用探讨
CFD技术在暖通空调领域的应用探讨社会和经济的快速发展，推动了人们生活水平的提高，人们对居住建筑条件的要求也随之提高，在建筑环境和空气品质方面的要求也日渐提高，另外，因为电子和医疗行业快速发展的要求，急需有高校而严格的工作生产环境，这就促进了暖通通风空调技术的快速发展，对暖通空调领域也提出了较高的要求。
CFD 即计算流体力学，CFD技术不但所需成本低，使用起来速度快，而且资料完备，随着计算机技术的快速发展，被人们普遍的运用在暖通空调领域。
1 CFD技术的特点CFD就是计算流体动力学，换言之，就是通过使用计算杌求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术。
也就是在设计工程时，先构建起数值模型，再通过计算和实验求得数据的技术。
它主要会牵涉到流体力学、计算方法和计算机图形处理等多种学科。
跟其他暖通空调技术相比，CFD技术具有较多独特的优点，主要包括了如下几个方面：首先，CFD技术具有数学模型组成的特点。
各类的CFD通用软件的数学模型在构成上的主体均为纳维尔一斯托克斯方程组与各种湍流模型，又因多相流模型、燃烧与化学反应流模型的参与，囊括了自由面流模型以及非牛顿流体模型等。
离散方法采用有限体积法或有限元素法。
当前很多的CFD软件都是使用了有限体积法。
其次，CFD通用软件使用了加速收敛技术。
三维流动数值模拟在计算量上比较大，因此，FD通用软件尽量使用了各类的加速收敛技术，比方说多层网格法和残差光顺法等来加速收敛。
还会通过使用平行计算法来有效解决单机容量不够和计算过久的问题。
再次，CFD技术使用了各种专用模块。
为了让用户使用起来更加方便，CFD 技术常会设计各类针对性较强的专用模块。
专用模块和专用版本让原本复杂流动计算中繁冗的网格生成和边界条件设置等工作实现了简化，而且会提供计算结果协助分析处理，为工业用户提供了很大的方便。
CFD软件基本上都包括了前处理和后处理两个环节，具体而言，就是包括了网格生成与流动显示两个模块。
CFD在暖通空调领域的应用
CFD在暖通空调领域的应用一、前言CFD（计算流体动力学Computing Fluid Dynamics）是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的边缘科学。
它是以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值试验、计算机模拟和分析研究，以解决各种实际问题。
计算流体力学的应用已经从最初的航空航天领域不断地扩展到船舶、海洋、化学、铸造、制冷、工业设计、城市规划设计、建筑消防设计、汽车等多个领域。
近几年来计算流体力学在全机流场计算、旋翼计算、航空发动机内流计算、导弹投放、飞机外挂物、水下流体力学、汽车等方面获得广泛应用。
这表明计算流体力学在解决工程实际问题方面具有重要的应用价值。
制冷领域是CFD技术应用的重要领域之一，运用CFD技术对空调、冷库、冷柜中的流场进行模拟，可以使设计结果有一个直观的显示，并通过对计算模拟结果的分析评价制冷装置设计的合理性，同时也可以对设计方案进行优化，以获得更合理的数据。
在我国制冷界，CFD的应用尚处于起步阶段。
目前，我国制冷领域对CFD的应用研究主要集中在以下几个方面：（1）通风空调设计方案优化及预测；（2）冷库库房及制冷设计的CFD分析；（3）传热传质设备的CFD分析；（4）射流技术的CFD分析；（5）流体机械及流体元件的CFD分析（6）建筑热环境的CFD评价预测等。
二、CFD软件原理和结构CFD软件通常包括三个模块: 前处理( Preprocessing) 模块、求解(Compute an result) 模块以及后处理(Post Processing) 模块。
1). 前处理模块：此过程通常要建立描述问题的几何模型(或者从CAD 导入),输入各种必需的参数,最后由软件自动生成网络。
对复杂的求解区域网络生成功能的完善程度是评价一个商业软件的重要指标。
所完成的任务概括为两项:几何建模及自动生成网络。
2). CFD 的核心求解器(SOLVER) 模块将根据前处理过程所生成的模型的网络、所选的数值算法、边界(初始) 条件等进行迭代求解,并输出计算结果。
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：在我国的建筑结构中，暖通空调系统起着调节建筑物内部环境的作用。
我国许多城市建筑的功能结构中都离不开暖通空调系统，将CFD技术应用到暖通空调系统中可以提高设计的科学性，为空调系统的舒适度的提高创造条件。
关键词：CFD技术；暖通空调；应用导言：CFD作为一种模拟技术应用于建筑暖通空调领域，可以准确模拟室内气流、空气质量等环境，为建筑设计师提供有效信息，并使整个项目更加完善和优化，本文将着重介绍CFD技术在暖通制冷工程中的应用。
1CFD技术概述及其应用特点CFD技术是一种通过应用计算机技术计算流体动力学的数学模型技术。
由于需要大量的数学计算，该技术对计算能力和收敛加速技术在实际工程应用中的应用效果要求较高。
在CFD技术的应用中，通过加速收敛技术对流体动力学模型进行数学简化，可以提高计算效率，节省数学计算的时间。
在实际工程计算应用中，为了提高效率和稳定运行，CFD技术体系通常集成多个技术职责不同的模块，其中涡轮机械模块可以形成三维效应模型，从而提高计算的生动性和直观性。
暖通空调系统。
由于CFD技术是在数学模型的基础上进行计算和分析的，因此模型的选择和计算的应用非常重要。
由于不同系统的数学模型形状不同，对其进行数学运算时，计算公式和计算量会有一定差异。
2CFD技术在暖通制冷系统中的主要作用和基本原理2.1CFD技术应用的作用CFD技术在暖通系统中的应用可以提高流体流动检测效率，进而调节参数以优化暖通空调制冷系统中设备的热传导和热能传递效果，并可以通过调节流体状态来减少部分设备部件的数量。
所遇到的流体压力降低了变形失败的可能性。
基于此，CFD技术的集成可以大大提高暖通制冷系统的维护和优化效果，其应用价值不容小觑。
CFD技术可以帮助暖通系统进行高效的功能调整，提高整个系统的可靠性。
2.2该技术的应用原理分析由于CFD技术体系中存在多个功能模块，在暖通空调智能系统的运行中发挥着不同的作用，该技术的应用过程中过程中，需要做好前端处理模块的运行，因为这个模块是由建筑和空调系统的信息输入和相应的建模过程形成的，其科学性和准确性会影响到其他模块的操作。
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用【摘要】CFD技术是一种基于数值计算的流体力学方法，已经在暖通空调制冷工程领域得到广泛应用。
本文首先介绍了CFD技术的基本原理和特点，然后探讨了它在暖通空调领域和制冷工程中的具体应用。
通过对CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体运用和优势进行分析，揭示了其在提高系统性能、降低能耗和优化设计方面的潜力。
结合未来的前景和研究展望，本文呼吁暖通空调行业更加重视CFD技术的应用，以推动行业的创新和发展。
这些研究成果将为暖通空调行业带来启示，为未来研究提供新的方向。
通过本文的探讨，将有助于推动CFD技术在暖通空调制冷工程中的更深入运用，促进行业技术水平的提高。
【关键词】CFD技术, 暖通空调制冷工程, 应用, 优势, 前景, 启示, 研究展望1. 引言1.1 研究背景制冷工程是暖通空调领域中的重要组成部分，随着科技的快速发展，传统的试验方法已经不能满足对系统性能的精确评估和优化设计需求。
计算流体动力学（CFD）技术由于其能够模拟复杂流体流动和换热过程的特点，在暖通空调制冷工程中得到了广泛的应用。
在过去的几十年里，CFD技术已经在暖通空调领域取得了较大的突破，通过对空气流动、传热和湍流等物理过程进行模拟，可以有效地提高暖通空调系统的设计效率和性能。
对于制冷工程来说，CFD技术可以帮助工程师分析冷却系统的局部特性和热传递效率，从而实现系统的优化设计。
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用为提高系统性能、降低能耗、优化设计提供了强大的工具和技术支持。
通过不断探索和研究，可以进一步发掘CFD技术在暖通空调领域的潜力，为未来的发展打下坚实的基础。
1.2 研究目的研究目的是探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体应用，分析其在优化系统设计、提高能效、减少能耗和成本等方面的作用。
通过深入研究，探索如何有效利用CFD技术对暖通空调制冷工程进行仿真模拟，从而实现系统的优化和性能的提升。
通过研究CFD技术在该领域的应用实例，为实际项目中的工程师和设计人员提供参考和借鉴，推动暖通空调制冷工程的发展和进步。
cfd技术在暖通空调制冷工程中的应用
车辆工程技术126工程技术1 CFD技术概述 CFD技术主要是利用计算机技术对流动力学情况来进行计算的一种数学模型技术，CFD技术在应用的过程会遇见和进行大量的数学计算，所以这项技术对计算机的运算能力和加速收敛技术的要求是较高的。
CFD运行时一般是用加速收敛技术来将流体力学模型简单的数学简化处理，通过这种方式可以有效的节省计算的时间。
CFD技术的使用和运行具有一定的稳定性，这种性质主要是由于CFD技术系统是多个技术不同的模块来组成的，这些模块中的叶轮机械模块可以对人员进行控制来对建筑物内部影响的设备参数进行输入而形成一种三维的效果图。
由于CFD技术的应用是在数字模型上进行的，所以不同的系统数学模型的形状也不相同。
2 CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用2.1 流体分析模型构建 在暖通空调制冷中对CFD技术进行应用，施工作业的正式进行需要建立相应的工程模型。
在流体分析模型中，种类可以分为数学模型和物理模型。
在利用数学的方式对流体的问题进行研究时，流体的问题需要满足连续性方程的实际需求，在对流体模型进行分析和构建时，需要用动量方程和能量方程来进行计算。
在实际的应用中，常用的方程是通过不可压流体的粘性流体流动的控制微方程。
在暖通空调制冷的过程中，为了有效的对完整的信息进行分析，需要对流体湍流的情况进行模拟，湍流流动是暖通空调制冷中最为常见的流体流动情况。
2.2 数据计算收敛加速 数据计算收敛加速主要值得是对数值进行求值，在对数值进行求解的过程中一般是有三个步骤：第一，应该先对边界条件和初始条件进行了解，只有对这两者进行充分的明确，才可以保障在进行数值求时所要解的方程有解，边界条件简单来说就是在所求解的区域的边界上对于所求解的导数会随着地点和时间的变化发生量变和规律。
初始条件指的是研究对象在流动开始时每一个求解量变的空间分布的情况，初始条件是瞬态问题必须明确的，如果是稳态问题则不用对初始条件进行明确。
第二，需要对计算网格来科学的进行划分，结构网格和非结构网格是计算网格的两种不同的类型，非结构网格从空间分布上来看没有结构网格的规范性高，在我国现阶段所用的CFD软件都有着对网格进行生产的专门工具。
CFD技术在暖通空调制冷工程中应用
CFD技术在暖通空调制冷工程中应用CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用主要是建立模型、数值求解以及将求解数据可视化三步，能够帮助工作人员充分了解空调内部流体运行情况，从而减轻工作人员工作量，提高工作效率。
但是，目前我国CFD技术依然存在一点的缺陷，不能与国际接轨，需要进一步的完善和提高。
标签：暖通空调；制冷工程；CFD技术；应用1、暖通空调CFD技术应用基本功能以及基本原则CFD技术是一种成本较低、速度快以及资料完备的暖通技术，通过实现对整体设计过程中性能的提升，改善空调制冷效果不强问题，从而保障整体空调系统的最优化模式。
如下对暖通空调CFD技术应用的基本功能以及基本原则进行详细介绍：1.1 暖通空调CFD技术应用基本功能。
对于CFD技术而言，在暖通空调制冷过程中不仅可以预测流体流动性质，还能够实现整体传质、传热、相变等功能，有效地改善了相关结构的压力和变形，对于暖通空调制冷系统的优化有着非常重要的作用。
一般对于暖通空调制冷中包括前端处理、计算和结果数据生成以及后台相关处理三个功能模块，通过这几个模块的相互协调从而实现暖通空调制冷系统的高效性和稳定性。
1.2 CFD软件基本原则在暖通空调制冷系统中应用CFD技术时，由于前端处理通常要生成计算模型所必需的数据，一般在这个环节上要进行建模、数据录入以及网格的生成。
同时核心运算器还要对模块任务进行相应的解析分解，最终形成结果数据以供后台进行相应的数据组织和诠释，在以直观的形式生成方便使用。
因为在应用CFD 技术时基本要考虑的原则就是模块、参量、周期。
2、CFD技术在暖通空调制冷工程中实际应用2.1 建立模型CFD技术之所以被广泛应用于暖通空调制冷工程中主要是由于该技术将计算机模拟计算原理与空调制冷工程有机结合起来，从而优化工作模式，节省工程时间，提高工作效率的一种高效技术模式。
CFD技术本质就是模拟仿真技术，也是计算机3D模型的应用。
因此，在CFD技术中首先就需要建立相关的模型，其中主要包括物理模型和数学模型。
CFD在暖通空调中的应用
CFD在暖通空调中的应用简介：本文对CFD技术在暖通空调中的应用进行了阐述，介绍其使用方法和步骤，为设计人员在暖通设计中应用CFD技术提供参考。
0 前言为制定出最佳的通风空调方案，暖通工作者都希望在设计阶段就能预测室内空气的分布情况。
而目前在暖通空调领域中采用的方法主要有四种:射流公式法、Zonal Model、模型实验和CFD[1]。
射流公式法是最经济简单的室内空气分布预测方法，对于实际空调房间的复杂气流形式模拟误差很大。
Zonal Model模拟得到的实际上还是一种相对“精确”的集总结果，且在机械通风中的应用还存在较多问题。
模型实验是最可靠的方法，但是搭建实验模型耗资很大，周期很长，而对于不同的条件，可能还需要多个实验，耗资更多，周期也长达数月以上。
且它对于整个流场的速度、温度分布缺乏全面深刻的了解，这些都限制了它的推广和使用。
CFD具有模拟设备简单、投资低、计算速度决、计算空间不受限制、完整的资料获取、并且可以模拟各种工况，是其它三种方法所不具备的。
随着经济发展、科技进步，CFD技术已成为现代建筑领域一个重要的研究课题。
1 CFD技术CFD是英文Computaional Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称，通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟，是进行“三传”(传热、传质、动量传递)及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等诸多工程领域。
暖通空调制冷行业是CFD 技术应用的重要领域之一[2]。
1933年，英国人Thom首次数值求解了二维粘性流体偏微分方程，标志着CFD的诞生；1974年，丹麦的P.V.Nielsen利用流函数和涡旋公式求解封闭二维流动方程，采用k-ε流体湍流模型模拟室内空气流动情况，首次将CFD技术应用于空调工程。
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用
探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用1. 引言1.1 研究背景暖通空调制冷工程是现代建筑工程中不可或缺的一部分，其是保障室内空气质量、舒适度和能源消耗效率的重要组成部分。
随着科技的不断进步，计算流体力学（CFD）技术的应用在暖通空调领域也变得越来越重要。
研究背景包括传统的试验方法在暖通空调设计中具有一定的局限性，无法全面、准确地分析和预测系统的性能。
而CFD技术作为一种基于数值计算的仿真技术，能够模拟真实的流体流动和传热现象，提供更准确的数据和结果，为暖通空调系统的设计和优化提供更多可能性。
此外，随着计算机硬件和软件的不断发展，CFD技术的计算效率和精度也得到了显著提升，使其在暖通空调制冷工程中的应用变得更加灵活和可行。
因此，本文将就CFD技术在暖通空调领域的应用进行深入探讨，以期为提升暖通空调系统性能和节能效果提供重要的参考和指导。
1.2 研究意义研究意义：CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用具有重要的意义。
利用CFD技术可以对空气流动、热传递等复杂的流体动力学问题进行模拟分析，帮助工程师准确地预测系统的性能，提高设计效率和精度。
通过CFD技术可以快速有效地识别潜在的设计缺陷和优化方案，减少试验和调整的成本和时间。
对于大型的暖通空调系统，CFD技术可以提供全面的数据支持，为系统的优化和调整提供科学依据。
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用具有促进技术创新、提高工程设计水平和降低成本的重要意义。
通过深入研究和探讨CFD技术在该领域的应用，可以为相关专业人士提供更多的技术支持和指导，推动暖通空调制冷工程技术的发展和进步。
2. 正文2.1 CFD技术概述CFD技术即计算流体力学技术，是一种利用计算方法分析流体流动、传热、传质等问题的技术。
它通过数值模拟计算流体在不同边界条件下的运动状态，从而揭示流体的流动规律。
CFD技术的发展可以追溯到20世纪60年代，随着计算机硬件和软件的不断发展，CFD技术得到了更广泛的应用。
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用_1
CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用发布时间：2022-08-29T02:54:20.750Z 来源：《建筑创作》2022年1月2期作者：袁照清[导读] 近年来，我国加快了社会主义现代化建设的全面建设，促进了经济建设和科技进步的快速发展袁照清江苏新奥能源科技有限公司 210000摘要: 近年来，我国加快了社会主义现代化建设的全面建设，促进了经济建设和科技进步的快速发展。
因此，计算机技术和软件在暖通空调领域的发展取得了一定的进展。
传统的暖通空调技术具有一定的局限性和特点。
一般来说，我国暖通空调存在着一些问题，经常出现制冷方式向制冷系统转变的现象。
同时，施工不当也严重影响了空调的整体功能。
为了有效解决暖通空调问题，制造商采用了新的CFD技术，主要解决暖通空调不足的问题。
本文简要分析了现代CFD技术的基本原理和主要功能，揭示了CFD技术在暖通空调建设中的应用，从整体上提高了我国的空调性能，促进了中国社会的快速有效发展。
关键词:CFD技术；暖通空调；节能引言:暖通空调制冷工程所涉及到的知识比较复杂,在实际运用过程中,如能够更好结合计算机技术并完成建模,计算以及控制等工作,能够给暖通空调的制冷工程带来更多的帮助,让暖通空调在实际应用的过程中更加稳定,高率。
尤其是使用计算机来进行CFD的应用,能够很好的为暖通空调制冷工程进行建模,进行数学计算,使其制冷效率更高,在应用的过程中更加舒适。
一、暖通空调制冷工程中CFD技术应用范围 (一)建筑外部周围环境分析建筑物内暖通空调的通风效果,在较大程度上决定了建筑物周围的外部环境。
建筑区域内二次风的热效果分析具有很大的实时性,而通过CFD技术,能够真实模拟建筑周边的热空气流,从而可以更加优化建筑的热冷却效果,进而极大地提高了建筑整体热空调的通风效果,也极大地提升了用户的舒适感与满意。
(二)建筑内部空气质量研究 CFD技术在暖通空调中的另一种应用是建筑空气质量评估技术,在建筑空气质量评估中,重点考察建筑室内外气温、相对湿度、风速、污染水平等参数,进而优选建筑设计参数,以实现室内空气温湿度平衡良好,从而优化建筑空气质量,提高通风效率。
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。
浅析CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用
浅析CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用发表时间：2019-07-15T12:07:58.187Z 来源：《中国西部科技》2019年第9期作者：孙成伟[导读] CFD技术依托大力发展的社会以及科技不断拓宽自身应用范围，暖通空调制冷工程与CFD技术之间的联系日渐密切，提升暖通空调设计性能以及提高空调制冷效果，是在暖通空调中应用CFD技术取得的明显成绩，这也可说明CFD技术在暖通空调应用中占据的优势。
在分析CFD技术时，可从基本功能方面入手。
在应用该项技术时，需要严格遵循相应原则。
保证CFD技术可发挥自身优势与价值，推动暖通空调制冷工程发展。
哈尔滨长城消防设施安装有限责任公司CFD技术近些年来发展速度相当迅猛，是应用于暖通当中的新型技术。
模拟空气流动情况是在暖通空调中CFD技术起到的主要作用。
并在融合其他工质流体流动情况的基础上制定空调方案。
在成本、速度以及资料完备性方面，该项技术远远优于其他技术。
不仅可发挥自身作用提升暖通空调设计工作整体性能，也可改善以往暖通空调中存在的制冷效果较差问题。
因此需要提高对CFD技术重视程度，进行大力度的创新与探究。
一、明确CFD技术的基本功能与应用原则1.在功能方面CFD技术的优势在CFD技术中，其主要包含了以下几个功能：（1）预测功能在暖通空调制冷过程中，运用CFD技术能够预测其内部的流体流动性质；（2）整体传质、传热、形变功能通过改善相关结构的压力和变形，优化暖通空调制冷系统，效果显著；（3）协调功能在暖通空调制冷中，运用CFD技术，能够使前端处理、计算和结果数据生成以及后台相关处理三个模块进行相互协调，提高暖通空调制冷系统的稳定性和高效性。
2.应用CFD技术应遵循的原则建立模型是顺利应用CFD技术的前提条件，这也是其必须遵循的原则，并在模型建立的基础上录入恰当数据，顺利生成网格。
结果数据的形成需要经过一系列复杂演变与计算，还要注意到分析模块任务工作的重要性。
CFD技术在严格遵循上述原则的基础上，才能发挥自身作用与价值，在暖通空调制冷工程中起到调节的作用。
论暖通空调施工中CFD技术的运用
论暖通空调施工中CFD技术的运用摘要：CFD技术在暖通空调施工中有着较为广泛的应用，本文就CFD技术进行介绍并分析其技术特点，并对暖通空调施工中CFD技术的应用进行研究和分析，希望对CFD技术在暖通空调工程的发展有所帮助。
关键词：CFD技术；暖通空调施工；数值分析1引言CFD 技术主要应用到我国暖通工程建设中，是一种现代化的新型暖通技术，CFD 能通过模拟技术，对室内外的空气流动情况实施预测，以此最大程度上制订最佳方案。
因CFD 技术在应用的过程中具有成本低，速度快等优势，能在较大程度上提高设计性能，并且可有效提升制冷效果，在我国暖通工程建设的过程中应用相对较为广泛。
2CFD技术概述CFD 技术也称之为计算流体动力学，实质上是一种的数学模型，其中模型的构建是建立在计算机技术基础之上，此种技术具有运行成本低、资料完备等优点。
CFD 技术的主要通过数值求解方法有效控制流体流动微分方程，从而获得流体流动过程中一些连续区域中的离散分布情况，实现流体流动情况的模拟。
我国目前对 CFD 技术的研究较为重视，主要对多相流反应、燃烧以及传热等方面内容进行详细研究，同时在不同工程领域中有较为广泛的应用，其中 CFD 技术在暖通工程中应用最为广泛，可对暖通空调制冷系统实施有效优化，以保证暖通空调系统稳定的运行状态。
3CFD技术在暖通工程应用中的技术特点3.1 数学物理模型数学物理模型主要是对流体问题采用数学的方式进行有效描述。
在本文的研究中，主要是对流体进行研究，一般情况下是不可压粘性流体，在模型建立过程中主要是对微分方程实施有效控制，主要有连续性方程、动量方程以及能量方程。
此外，因该领域中流体形式主要是湍流，所以应构建湍流模型，并与此有效结合，以此对相关问题实施有效描述，从而对数值求解。
3.2数值方法数值方法之间具有一定的区别，其中主要区别在于控制方程离散方式以及求解区域的不同，在对流体力学数值方法的运用过程中，离散方式在应用过程中相对较为广泛，主要有有限元法、有限差分法以及边界元法等。
cfd技术在暖通空调工程的应用
cfd技术在暖通空调工程的应用摘要：CFD 技术属于一种工程流体技术，由于技术不断成熟，在很多方面都开始应用。
为了提高 CFD 技术应用效果，主要分析了CFD 技术特点和应用原则，结合工作经验，分析 CFD 技术在暖通空调制冷工程中的应用情况，例如建立模型的方法，数值求解的具体过程，数值解的可视化处理需要注意的事项，希望给有关人士一些借鉴。
关键词：CFD 技术；暖通空调；制冷工程在暖通空调工程中应用 CFD 技术，可以提高工程的设计效果，还可以确保暖通空调的制冷效果，在多个工程实践应用中都得到的证实。
该技术操作简单方便，工作效率高，运行成本低，可以对暖通空调施工的多个步骤进行优化，因此受到一线技术人员的青睐。
1分析 CFD 技术1.1CFD 技术简析对于 CFD 技术而言，其全称为 Computational Fluid Dynamics，汉意为计算流体动力学。
该 CFD 技术义计算机技术为基础，主要功能是建立数学模型，实践中被广泛的应用。
这一暖通技术特点明显，例如需要完备的资料，工作速度比较快，运行成本低，是一种资料完备、速度快且成本较低的建模方式。
技术原理简单，通过数值求解之后，可以对流体流动的微分方程进行控制，进而得到流体流动时的流场在某个连续区域内的离散分布情况，掌握这一规律之后，通过 CFD 技术就可以对具体的流动情况进行模拟，为以后暖通空调的施工提供帮助。
1.2 分析 CFD 技术实践应用的基本原则应用计算机模型时，计算时所需要的数据都是在前端形成的，因此为了工作质量，工作人员会在这个过程中构建模型，同时把数据统一录入到模型中，最终就可以生成网格。
通过这一过程就可以看出实践应用中前端处理非常重要，确保后续使用数据的准确性。
除此之外，具体计算时计算机的核心运算器处于高速运行状态，时刻进行模块的分析，之后将得到的结果提供给后台，确保使用数据人员的工作质量。
通过上述内容分析可知，在暖通空调中应用 CFD 技术时，工作人员要遵循模块、参量、周期等原则，确保将暖通空调的作用发挥到最大，将暖通空调的制冷效果达到最好。
CFD在暖通空调领域的应用培训课件
6. CFD技术在暖通空调中的运用方法
3〕边界条件的形式化
• CFD解析时需将解析对象空间联系成庞大计算格子。 • 计算格子联系的粗细又受计算机容量、才干、时间所限。
尤其是对大空间来说，要描画喷口送风口这样的小物体。 对其周边做相应的格子联系，那么是不经济、不理想的， 甚至有时是不能够的。因此，将其形式化是一种有效的 方法。
3.CFD软件的功用及数值模拟的分类
〔1〕CFD软件的功用
CFD软件简直包罗了一切现行的解析手法、数学物 理模型。
-- 团圆化：MAC法和SIMPLE法 -- 紊流模型：以规范K-ε模型居多 -- 解析坐标系：多采用直交坐标
3.CFD软件的功用及数值模拟的分类
〔2〕计算机数值模拟的分类〔以修建空间为对象〕
常用的适用方法：将这些送风口在自在空间条件下对其 流体力学特性做另外独自解析，然后将其作为解析空间 中这些送风口位置处的边界。
6. CFD技术在暖通空调中的运用方法
• 需详细阅读CFD运用软件说明及实例。 • 虽然市场上出售的通用CFD软件在操作性上越来越
复杂，即使不懂CFD、不懂暖通空调也可操作，但 是假设解析的输入边界条件不妥，将不能够失掉正 确的所等候的结果。 • 正确地确定输入边界条件，不只需求对CFD有一定 的了解，也需求具有—定的空调专业知识和阅历。 • 常用模拟软件Fluent、phoenics
析。
CFD解析流程
6. CFD技术在暖通空调中的运用方法
① 计算格子划分
• 将解析范围联系成庞大计算格子。 • 计算格子的分类： • -- 直交(构外型) • -- 非直交(非构外型)型格子
6. CFD技术在暖通空调中的运用方法
直交型格子的特点：
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在传统的室内气流组织设计中，对送风口、回 风口以及室内热源等各因素的影响:
• 往往只能凭个人对物理现象(气流、传热)的理解，凭 经验进行单纯的合成(即线性近似)，进行设计。
• 但由于各参数间的相互影响，实际上是呈非线性关 系，因此不能单纯地合成，如图所示。
• 对这样非线性问题的解析，使用计算流体力学(CFD) 就得心应手了。
小涡流构造忽略的前提下，近似的将瞬时变化的紊 流部分作时间平均化处理，从而产生了紊流模型。
室内气流组织设计过程中应考虑的因素
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
• 紊流部分的时间平均化处理：有各种方法，如导 入涡粘性系数的方法，即半经验型K-ε方程式紊 流模型 --K为紊流能量 --ε为紊流消失率 --由k、ε求出涡粘性系数
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
6.2 室内气流的构造、分布特征
• 计算流体力学(CFD)是除模型实验外，可详细 解析三次元室内气流的唯一手段。
• 利用CFD技术，可更有效地了解室内气流的构 造、分布特征。
• 为合理的系统设计及设备选型提供有益的参 考资料。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
对解析范围做直 交格子分割。
有时可能会使用 过多的格子，虽 然浪费计算机的 内存容量，但解 析的稳定性较佳。
计算格子分割类型
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
非直交型格子的特点：
适用于复杂的形状。
配置的自由度大，可 根据需要自由调整格 子大小，这样就节约 了计算机的内存容量。
解析的稳定性欠佳， 收敛所需时间长。
1. CFD在暖通空调中的主要应用领域
（4）建筑设备性能的研究改进
• 暖通空调工程的许多设备，如风机、蓄冰槽、 空调器等，都是通过流体工质而工作的，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，从而改进其工作，降低建 筑能耗，节省运行费用。
2 用CFD 方法解决问题的一般步骤
• 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. CFD在暖通空调中的主要应用领域
（3）室内空气品质研究
• 利用CFD技术研究室内空气品质问题，主要是通过 模拟得到室内各个位置的风速、温度、相对湿度、 污染物浓度等参数，从而评价通风换气效率、热 舒适和污染物排除效率等。
4.CFD技术在暖通空调中的应用方法
4.1 暖通空调设计的目的
• 实现所要求的室内气候环境： -- 温湿度、气流、污染物质浓度等的分布。
• 系统设计及设备选型要求： -- 在技术上要可行，在经济上要合理。
4. CFD技术在暖通空调中的应用方法
4.2 室内气流的构造、分布特征
• 计算流体力学(CFD)是除模型实验外，可详 细解析三次元室内气流的唯一手段。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
2）边界条件的变动处理
当解析对象空间是独立空间时，解析范围、边界条件 的确定是较容易的。
当解析对象是半开放空间(如中庭开放空间)，与其他 空间相接时，就要求对相互影响加以考虑。
受计算机容量、能力、时间等的限制，对全域进行解 析是困难的，且在经济、技术上也是不合理的。
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6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
空调设计的目的 室内气流的构造、分布特征
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
6.1 暖通空调设计的目的
• 实现所要求的室内气候环境： -- 温湿度、气流、污染物质浓度等的分布。
• 系统设计及设备选型要求： -- 在技术上要可行，在经济上要合理。
• 它的产生可以追溯到20世纪30年代初，是流体力学、数值计 算方法以及计算机图形学三者相互结合的产物。
• 1974年，丹麦的尼尔森(P.V.Nielsen)首次将CFD技术应用于空调 工程，模拟室内空气流动情况，标志着CFD技术开始应用于分 析工程中的流动问题。
• CFD是目前国际上一个强有力的研究领域，是进行“三传” （传热、传质、动量传递）及燃烧、多相流和化学反应研究的 核心与重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土 木水利、环境化工、暖通空调及空气净化等诸多工程领域。
简化解析范围，节约计算机的内存容量和计算时间。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
③ 边界条件的设定
• 解析范围的形状确定后，边界条件主要有室内空调负 荷(包括墙面的传热)，送、回风口的设置，吹出、吸 入条件等。
• 其中太阳辐射热负荷条件的确定较麻烦。通过别的途 径将热负荷条件解析后作为CFD的传热边界条件。
• 利用CFD技术，可更有效地了解室内气流的 构造、分布特征。
• 为合理的系统设计及设备选型提供有益的 参考资料。
5. CFD技术的理论方法
微分方程组
CFD基本上都是通过求解一组非线性偏微分方程数 值模拟流体流动的物理过程，这些偏微分方程描述了 基本的物理规律，如质量，动量和能量守恒。
室内空气流动的驱动力是压力差，这些压力差主要 是由于风速，热浮升力，机械通风系统中某一种或者 某几种共同作用而产生。
常用的实用方法：将这些送风口在自由空间条件下对其 流体力学特性做另外单独解析，然后将其作为解析空间 中这些送风口位置处的边界。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
• 需详细阅读CFD应用软件说明及实例。 • 虽然市场上出售的通用CFD软件在操作性上越来越
简单，即使不懂CFD、不懂暖通空调也可操作，但 是如果解析的输入边界条件不妥，将不可能得到正 确的所期待的结果。 • 正确地确定输入边界条件，不仅需要对CFD有一定 的了解，也需要具备—定的空调专业知识和经验。 • 常用模拟软件Fluent、phoenics
物理现象的叠加关系
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
（2）计算流体力学
• 对描述流体物理现象的基础方程式(运动方程、质量 守恒、能量守恒等联立偏微分方程)作离散化处理， 实现数值解析。
• 离散化处理的对象：是作为独立变量的时间、空间 变量，求出其对应的参数速度、压力等。
• 离散化处理(时间、空间的分割)：直接与计算机的 能力(计算速度、内存容量)相关。
7. 应用实例
苯浓度分布
空调房间速度分布 空调房间温度分布
房间温度变化过程中的某时刻,制冷的横截面速分布。
从图中温度梯度可知风速小于人敏感的0. 5 m/ s ,从而 可以避免由于气流过猛,给人体所带来的不舒适感。
5. CFD技术的理论方法
能量守恒
污染物浓度守恒
5. CFD技术的理论方法
➢ 紊流能量传递方程
(u jk) x j
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(
t k
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( ui x j
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➢ 紊流能量耗散率方程
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x j
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气流组织方案，以指导设计，使其达到良好的通风 空调效果
1. CFD在暖通空调中的主要应用领域
（2）建筑外环境分析设计
• 建筑外环境对建筑内部居住者的生活有重要的影响， 建筑小区二次风、小区热环境等问题日益受到人们 的关注。
• 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。
计算格子分割类型
6. CFD技术在暖通空Байду номын сангаас中的应用方法
非直交型应用实例
• 此外，利用复数的直交系格子构成的复合系格子也得到 广泛利用。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
② 解析物理模式
• 物理模式：对应于各种物理现象(层流，低雷诺数/高 雷诺数紊流等)的物理模式被不断开发出来。
• 物理模式的选择：根据解析对象做合理的选择。 • 对解析对象进行合理的分析，适当地选择对称面，可
5. CFD技术的理论方法
当把CFD用于IAQ( Indoor Ari Quality)领域时， 运用控制容积的方法推导N一s方程描述质量和动量 守恒，同时应用能量守恒和质量守恒定律。在三维 笛卡儿坐标系中，偏微分方程分别表示了室内气流 流动，热交换和污染物的迁移。
5. CFD技术的理论方法
X方向动量守恒 Y方向动量守恒 Z方向动量守恒 质量守恒
• 边界条件设定：妥善与否，会左右CFD的解析的正确性、 效率及精度。
• CFD解析的关键问题：如何明确解析对象，选择具有代 表性的解析要素是CFD解析的关键问题。
6. CFD技术在暖通空调中的应用方法
④ 边界条件的设定需注意的问题
1）空调方式、空调负荷作为边界条件时的不确切性
许多CFD解析，为了简化边界条件，减少输入条 件，往往将空调负荷作为固定的边界条件，但严 格地说，室内空调负荷是受室内气流、温度分布 影响的。
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。
CFD在暖通空调领域的应用
• CFD在暖通空调中的主要应用领域 • CFD软件的功能及数值模拟的分类 • CFD技术在空调中的应用方法 • 应用实例
1.CFD在暖通空调中的主要应用领域
• CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）是目 前国际上一个强有力的研究领域。
• CFD的解析流程： --解析范围确定 计算格子划分 CFD解析。