气流组织的预测计算(精)
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3
气流组织的预测计算
常用的计算软件 • PHOENICS • FLUENT • Airpak
4
气流组织的预测计算
数值求解的研究方法
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
5
气流组织的预测计算
置换通风的速度场
6
气流组织的预测计算
置换通风的温度场
7
气流组织的预测计算
10
2
气流组织的预测计算
CFD的特点
CFD能够解决实验研究与理论分析难以解决的问题。
• 实验研究往往需要投入大量的人力物力，需要开发精密的 测量仪器。即使如此，实验存在着误差大、可重复性差的 固有缺陷；
• 理论分析力求从理论上给出问题的解析解，但对于描述为 非线性偏微分方程的复杂的流动现象，理论分析所需的数 学工具尚不成熟。 • CFD的所有条件都由数值形式给出，可以严格控制并任意 改变边界、初值以及其他条件，不像实验条件经常受到外 部波动的干扰； CFD通过适当的离散手段可以较方便地求 解流体力学偏微分方程组，从而可以捕捉到复杂的流动现 象。因此，CFD克服了上述两者的困难。
气流组织的预测计算 四种暖通空调房间空气分布的预测方法比较
预测方法 比较项目 房间形状复杂 程度 对经验参数的 依赖性
射流公式 简单 几乎完全
区域模型 较复杂 很依赖
CFD 基本不限 一些
模型实验 基本不限 不依赖
预测成本
预测周期 结果的完备性
最低
最短 简略
较低
较短 简略
较昂贵
较长 最详细
最高
最长 较详细
置换通风的污染物浓度场
• 置换通风中，污染物浓度高的部位在上方 。
8
气流组织的预测计算
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
9
气流组织的预测计算
室内空气环境的保障
• • • • • • • 人对室内空气环境的感受与要求（标准） 负荷的获得（热、空气品质） 室内对新风量与总风量的需求 气流组织形式 气流分布的评价 暖通空调系统 冷热源
结果的可靠性
适用性
差
机械通风，且 与实际射流 条件有关
差
机械和自然通 风，一定条 件
较好
机械和自然通 风
最好
机械和自然通 风
1
气流组织的预测计算
计算流体动力学CFD的发展背景
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， 简称CFD）是利用数值计算方法通过计算机求解 描述流体运动的数学方程，揭示流体运动内在规 律的一门新兴学科。 计算机表现出在速度、内存等方面的巨大潜 力之后，才有越来越多的学者通过离散算法、迭 代方法等计算数学领域的研究活动，使流体力学 有了与计算机结合的可能，为CFD的飞速发展奠 定了基础。 k-ε二方程模型的提出，为在工程领域中普及 应用CFD起到了决定性的作用。
气流组织的预测计算
常用的计算软件 • PHOENICS • FLUENT • Airpak
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气流组织的预测计算
数值求解的研究方法
1-壁橱，2-桌子 ，3-计算机，4人，5-灯，6-送 风口，7-回风口
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气流组织的预测计算
置换通风的速度场
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气流组织的预测计算
置换通风的温度场
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气流组织的预测计算
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气流组织的预测计算
CFD的特点
CFD能够解决实验研究与理论分析难以解决的问题。
• 实验研究往往需要投入大量的人力物力，需要开发精密的 测量仪器。即使如此，实验存在着误差大、可重复性差的 固有缺陷；
• 理论分析力求从理论上给出问题的解析解，但对于描述为 非线性偏微分方程的复杂的流动现象，理论分析所需的数 学工具尚不成熟。 • CFD的所有条件都由数值形式给出，可以严格控制并任意 改变边界、初值以及其他条件，不像实验条件经常受到外 部波动的干扰； CFD通过适当的离散手段可以较方便地求 解流体力学偏微分方程组，从而可以捕捉到复杂的流动现 象。因此，CFD克服了上述两者的困难。
气流组织的预测计算 四种暖通空调房间空气分布的预测方法比较
预测方法 比较项目 房间形状复杂 程度 对经验参数的 依赖性
射流公式 简单 几乎完全
区域模型 较复杂 很依赖
CFD 基本不限 一些
模型实验 基本不限 不依赖
预测成本
预测周期 结果的完备性
最低
最短 简略
较低
较短 简略
较昂贵
较长 最详细
最高
最长 较详细
置换通风的污染物浓度场
• 置换通风中，污染物浓度高的部位在上方 。
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气流组织的预测计算
置换通风的空气年龄场
置换通风送风形式，空气年龄长的部位在上 方。年龄单位：秒
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气流组织的预测计算
室内空气环境的保障
• • • • • • • 人对室内空气环境的感受与要求（标准） 负荷的获得（热、空气品质） 室内对新风量与总风量的需求 气流组织形式 气流分布的评价 暖通空调系统 冷热源
结果的可靠性
适用性
差
机械通风，且 与实际射流 条件有关
差
机械和自然通 风，一定条 件
较好
机械和自然通 风
最好
机械和自然通 风
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气流组织的预测计算
计算流体动力学CFD的发展背景
计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， 简称CFD）是利用数值计算方法通过计算机求解 描述流体运动的数学方程，揭示流体运动内在规 律的一门新兴学科。 计算机表现出在速度、内存等方面的巨大潜 力之后，才有越来越多的学者通过离散算法、迭 代方法等计算数学领域的研究活动，使流体力学 有了与计算机结合的可能，为CFD的飞速发展奠 定了基础。 k-ε二方程模型的提出，为在工程领域中普及 应用CFD起到了决定性的作用。