CFD技术在暖通工程中的应用分析

胡明辉

摘要：目前，暖通工程在建筑行业中得到了广泛应用，为改善人们室内环境发挥着非常重要的作用，而CFD技术则是利用流体力学+热学+数值分析+计算机科学等对室内气流进行模拟，然后对暖通设计方案进行优化，对此本文将进行简要的分析。

关键词：CFD技术;暖通;应用

当前暖通系统成为人们工程与生活中必不可少的重要设施，但同时也增加了能源的消耗，因此许多研究学者一直在不断的探寻一种既能有效控制暖通系统，又能有效降低能源消耗的一种方法，在这过程中CFD技术得到了广泛的应用，并发挥了非常重要的作用。

一、CFD技术概述

计算流体动力学简称为CFD，其最早始于1933年由英国人计算得出，随后经过几十年的发展进步，于1974年被引用于调节计算空调系统中。同时伴随着全世界都在提倡低碳环保，绿色生活的理念，很多国家都投入到了研究CFD应用于暖通空调系统的大军中来。

1. CFD技术的优点

在应用CFD技术的过程中，该技术表现出来诸多的优点：

（1）投入的资金少;

（2）简易的模拟设备;

（3）可以快速完成的计算出所需要的资料内容;

（4）不论使用暖通空调系统的空间大小，都可以有效的进行应用。

由于其具备这些特點，而其他的计算模型都是不可能同时具备这些优点的。所以不论是发达国家还是发展中国家都在全力研究CFD。因为其不但可以有效计算模拟空调系统空间，同时它对于土木工程、水利工程、环境保护系统、航天航空等方面都是得到广泛应用的。

2.CFD技术的特点

由于CFD目前在暖通空调系统中已经得到广泛应用，其应用特点主要体现于以下几个方面：

2.1现在的不论是居住还是办公的建筑物都是比较大的，所以对于三维流动的数值要求也是非常巨大，但是通过应用CFD原件来计算模拟此数值的话，其可以通过高速的收敛方法来计算此模拟数值。通过有效结合各种方法进行收敛，这样不但可以在短时间内计算出数值，同时还避免了单个计算机存储空间不足的问题。

2.2CFD软件应用的基准是数字模型，同时有效的结合其他各类数学方程组织以及各类应用的模型。同时根据需要应用CFD软件的建筑物实际情况来计算应用，同时还需选择物理方法和化学反应方法来结合不同相流的模型。同时在实际计算莞城中，我们还需要结合数学的体积计算方法以及各类元素的情况进行应用计算。

2.3CFD软件可以应用于各类专用的模块当中，可以根据建筑物的不用需有来使用不同的模块，通过选用适当的模块进行应用，这样就可以有效避免一些繁杂的情况，同时也节省了时间，提高了精确度。除此之外，现在我们可以有效的兼容CFD的应用软件和CFD软件，这样在计算过程中对于各类结果分析确认，都可以有准确的辅助模板进行帮助。

二、暖通系统应用CFD技术的现状

现在的建筑物中普遍都已经使用了暖通空调系统，但是所处于建筑物中的人们却越来越反应出各种空调疾病，同时暖通系统的能源损耗占建筑物的整体损耗一半左右，所以如何控制暖通系统的节能情况和提高空调间的空气质量成了研究的主要方向。因为CFD具备很全面的优点，同时很多国家都在争先恐后的研究其在各个领域方面的应用情况。但是CFD应用于暖通空调系统已经有四十年左右的时间，同时对于暖通空调系统有了良好的改善作用，不但可以改变现在建筑物中对于空调系统的设计规划，同时还增加空调的制冷效果。

1.在空调制冷方面的作用

CFD技术最明显的改善了暖通空调的制冷效果，大大提高制冷的速率和质量问题。为了保证暖通空调系统制冷的快速性和持久性，其通过以下几个流程进行：①对于整个暖通空调系统的通热、同等的改变功、质变全部保证同时改变;②对于空气流动改变的情况，可以准确预估;③由于现在的建筑物都比较大，那么暖通空调系统所需要控制的范围也比较广，而应用CFD可以有效减小其控制压力等一系列情况。CFD除了通过上述三个方面来改善暖通空调系统的制冷情况以外，还通过对模块进行数据的分析和计算，以及相对应的处理，以保证暖通空调系统的制冷效果达到最佳。

2.拟建CFD模型

在暖通空调系统中应用CFD技术时候，我们需要对于建筑物中的相关数据资料进行提前的收集、备份这样方便处理前端问题，同时拟建对应的模型和网格。为了方便后台能够更好的分析处理相关的数据等情况，需要对拟建的模型进行细分主要通过核心的计算机进行处理。同时在应用CFD技术时还需要考虑到三个元素的情况即对照物、时间变化、模块。①因为CFD技术所具备的优点比较全面，对于复杂的情况，它都可以全面的进行分析;②通过拟建模型。采用立体的效果，这样可以让使用者可以更加直观全面的进行了解体验;③不论需要计算的数据资料是多么的繁杂，CFD技术都可以依靠其计算实力，可以在最短的时间内进行处理;④因为CFD技术已经发展了很久，相对而言，其比较完善，这样在开发的时候有很多的资料进行参照，所以可以有效的节约开发的费用和投入的人力，开发的时间也是比较简短的。

3.提高室内空气质量

CFD技术除了改善了暖通系统的制冷问题以外，对于暖通空调系统建筑物内的空气质量也是有所提高的，其通过模拟计算建筑物外部的环境情况，同时结合建筑物周围的风的流动的情况，可整体改善暖通空调系统的空气流通情况，同时还保证了制冷的质量。除此之外，CFD技术通过对于室内环境进行全方位的研究，每个角落的气体流动情况、室内的干湿度、有害物质的比例等情况进行分析，从而高效的改善空调间的空气质量。

三、未来的发展情况

目前我国已经相继的研究出两款软件来应用CFD技术，但是这两款软件不能够完全兼容CFD技术的全部优点，目前只是取长补短的阶段。其中一款为CFX，此款软件相对而言所具备的的优点以及发展的前景比较光明。目前我国研究此技术的水平同国际水准还是差一大截。所以我们要参照发达国家的发展情况同时将CFD技术有效的结合各种计算方法进行应用。目前CFD技术在日本暖通行业的应用已经达到实用化阶段。我国现有成果大部分属于运用专用软件进行某个算例的分析。从总体上说，真正把CFD技术与实际工程的暖通设计结合的案例还很少，在我国暖通行业中开展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表现在以下几个方面：继续加强算法理论方面的基础研究;研究网格自动生成技术;研究科学计算可视化技术;用CFD技术开展本行业中的应用研究。

四、结束语

在暖通系统中有效的应用CFD技术，可以改善很多的问题，同时还节省了能源损耗和改善了控制质量等问题。我们根据我国自身的特点，同时结合CFD技术的优点不断的进行开发，这样才可以为暖通空调系统以及其他各个领域做出贡献。

参考文献：

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