摘要：目前，暖通空调系统在建筑节能和环保领域发挥着越来越重要的作用，越来越多的暖通空调系统将应用于CFD技术。暖通空调制冷行业属于CFD技术应用的最重要的部分。许多专家和专业技术已经用CFD技术取得了巨大的成就。本文将分析CFD技术在暖通空调工程中的应用，发现这门工艺技术存在的矛盾，以期获得其发展前景，让大家可以参考。
关键词：CFD 技术；暖通工程；应用研究
引言：本文介绍了计算流体动力学（CFD）技术在工业各个领域中的应用，并概括了CFD软件的构造，倒出了中国在CFD技术研究领域和国外目前水平的距离和更进一步地往CFD研究的方向发展。
1 应用情况
CFD（Computational Fluid Dynamics，即计算流体动力学，简称CFD）是现在国际上一个非常强势的研究方向，是作为“三传”（传热、传质、动量传递）及燃烧、多相流和化学反应研究的重心与科技，大部分应用在热能、动力、航空航天、机械、土木、水利、环保、化工等许多工程领域，暖通空调、制冷行业是CFD技术应用的重要领域之一。1998，在暖通空调制冷学术年会上有一个CFD专家小组，CFD应用技术的讨论比往年更为突出。从CFD组会议介绍学校情况和设计院，对中国的空调业的应用研究CFD专家进行了广泛的研究，并获得了很多卓越成绩，主要体现在下面几个地方：
通风与空气调节设计规划升级和评估，比如长沙的世界之窗的空调设计数值模拟（仿真），大空间气流组织，置换通风的数值模拟、洁净室气流组织的数值模拟；传热传质分析计算设备，如换热分析，冷却塔CFD；射流技术如CFD分析，空调各种终端设备；冷藏和冷冻设备的CFD分析；流体机械及流体元件，如流量分析在旋转机械泵和CFD风扇等，各种阀门的CFD分析；计算流体力学方法和建筑热环境和空气质量的评价和预测；烟气流分析和CFD建筑火灾烟气控制系统；锅炉燃烧（油、气、煤）计算；通风除尘领域，如工业通风系统，分析各种排豪送CFD，静电除尘器分析，旋风除尘器，重力沉降室，气固两相分离过程；城市风（或居住区和微气候过程）CFD分析建筑物与室内空气质量的相互作用；
2 CFD 技术的应用范围
CFD模拟在建筑中的应用可以概括为室内空气和室外气流模拟，以及室内空气和室外气流模拟。围绕这一中心，目前很多CFD技术开始向多方面、多行业发展。它可以进行通风空调设计的优化和预测，包括大量的建筑火灾烟气流动和烟气控制系统也采用CFD技术进行分析。也就是说，基于数值模拟、置换通风、洁净室气流组织数值模拟、气固和液固多相流的发展，目前的CFD技术开始向各种工程问题的方向发展，非牛顿流动、化学反应、煤粉燃烧等，将暖通空调工程与CFD技术相结合。室内空气品质相互作用过程的CFD分析、冷库和制冷设备的CFD分析以及高层空间空气分布的分析已得到广泛应用。一些经济实力雄厚的实体也看到了CFD应用的巨大机遇，空气质量和建筑热环境CFD方法、评价、预测等都进行了干预。目前，CFD技术在暖通空调工程中得到了广泛的应用。总体上，进行CFD的研究仍有很多工作要做在中国暖通制冷行业，主要有以下几个方面：第一，继续加强基础研究的方法论；网格的自动生成技术；科学可视化技术的研究；在工业中的应用研究的开展CFD技术。CFD技术在CAE工程中显示出巨大的优势，将有效地集成到CAD、CAM甚至人工智能技术中，表现出它茁壮的生命力。
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3 CFD 技术在暖通工程中的使用步骤
3.1 运用 CFD 软件进行设计分析，计算出暖通工程的流体细节问题
计算流体动力学CFD的应用让传统的设计过程发生了改变，CFD技术在暖通空调工程产品等行业的设计和开发，传热和传质的核心，动量传递、燃烧、多相流和化学反应研究的重要技术，自有一套特殊的作用。
张建中分析数值方法在空调领域中的应用，首先要确定CFD方法的控制方程，CFD软件能够较准确地给出暖通空调工程中的流体流动细节问题。
进行了数值计算和分析，选择离散化方法，通过经验、实验和简单的理论分析，完成了工程设计产品的开发。不仅可以准确地预测流体产品的整体性能，并分析了暖通空调工程中存在的问题，同时，还应通过参考值的计算和选择参数的结论，这是很容易通过对流场的分析发现在产品抑或工程设计出现的问题。
3.2 抽取实验样本进行控制计算得出措施
计算流体力学的核心是ns方程的处理。这两个开发需要遵循软件的规则。在提取数学模型后，需要找到合适的计算方法来求解模型。在现代设计过程中，大量的实验数据已由CFD完成。在应用中，经常发现一些类似的例子，通过CFD的工作形态可控的大量数据为参考，以设定的方式建立、调整和算法的计算模型，通过试验来检验是否CFD技术的科学、合理的方式，从而降低整个过程的成本。
3.3 筛选方案，进行设计循环计算从而落实应用
在暖通空调工程中，最常见的方法是通过分析CFD软件来拓宽实验研究的范围，并对暖通空调系统进行分析，以降低昂贵实验工作的成本。方案的选择是以科学的分析为基础，以达到最佳的计算速度、稳定性和准确性。然而，无论是分析方法还是实验方法。由于存在很大的局限性，有必要对该方案进行筛选，对CFD技术进行有效的处理，便于计算工作。使用统一的前处理和后处理工具缩短了工作周期，并反映了CFD方法的优点，即其成本低，能够模拟更复杂或理想的过程。
在暖通空调工程中，最常用的方法是通过分析CFD软件来拓宽实验研究的范围，并对暖通空调系统进行分析，以降低昂贵实验工作的成本。方案的选择是以科学的分析为基础，以达到最佳的计算速度、稳定性和准确性。然而，无论是分析方法还是实验方法。由于存在很大的局限性，有必要对该方案进行筛选，对CFD技术进行有效的处理，便于计算工作。
使用统一的前处理和后处理工具缩短了工作周期，并反映了CFD方法的优点，即其成本低，能够模拟更复杂或理想的过程。
4 CFD 技术在暖通工程中存在的问题
CFD 技术的方案设计与暖通制冷系统的节能、舒适度存在着很大的关系，所以，在生产管理上，CFD 技术在暖通工程系统依然面临着严峻的挑战。节能系统的设计是首要因素，但是在设计方案上由于技术水平有限，还没有得到深入的提高。
目前由于缺乏科学的、创新的 CFD 技术设计方案，设计周期普遍较短，方案不够完善，缺乏科学评价机制严重影响到暖通空气的节能效果。同时，由于没有运用正确的方法对暖通空调系统进行 CFD 技术的管理，整体的设计成果、质量都受到一定的影响。在节能减排和可持续发展理念提出之后，暖通空调系统的节能环保问题也突显重要，CFD 技术在此工程上还有待提高。
5 结束语
随着计算机图形学、计算机微机技术的快速进步，CFD 的前后处理软件得到了迅速发展。自 70 年代末 80 年代初起，已有一些高校、研究机构开始 CFD 技术的应用研究，清华大学的李先庭和赵彬等人在 CFD 方法评价 PMV 和空气龄、风口模型、室内颗粒物的扩散规律等方面做出了重要贡献。从软件工程的角度来看，求解（核心计算）的部分与国外先进水平差距不大，20 年来已取得许多重要的成就。但是，开展 CFD 方面的研究尚有大量工作要做，利用数值模拟方法和模型求解了气流的速度分布和温度分布的技术还有待研究。当前，
CFD 技术在暖通工程中的应用，主要差距表现在前处理即几何造型与网格生成技术、后处理即科学计算可视化部分。以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，应继续加强算法方面的基础研究，从而形成一些可以解决实际问题的软件。
论文作者:彭洋洋,李营
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：暖通论文; 技术论文; 方法论文; 数值论文; 工程论文; 多相论文; 气流论文; 《基层建设》2017年第15期论文;