cfd在暖通空调中的应用论文

《cfd在暖通空调中的应用论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、CFD在暖通空调中的应用论文摘要：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。关键词：CFD技术数值模拟暖通空调气流组织AbstractThisarticlepresentstheapplicationofCFDonHeatingVentilationandAirConditioningfield,.freelethodsandstepsofapplyingit.ThearticleoffersconsultsforthedesignerstoapplyCFDon

2、HeatingVentilationandAirConditioningdesign.KeyericalsimulationHeatingVentilationandAirConditioningairfloics（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、

3、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。随后10多年，世界各发达国家出于节约能源和提高社会工作效率的考虑，都投入大量人力、物力、财力来进行这方面的研究，并且取得了一定的成果3。短短的20多年内，CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用也进行地如火如

4、荼。如今，CFD技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的强有力工具。美国是使用CFD技术较早的国家之一。1986年美国国家标准协会对世界范围内用CFD模拟室内空气流动的发展情况进行了总结，并成立了专门研究机构，致力于室内空气流动的研究。美国ASHARE协会于1989年成立了研究用CFD方法预测室内空气流动的研究机构，比较完整的研究了CFD方法模拟室内空气流动的相关问题。日本是另一个使用CFD技术较成功的国家。数值模拟技术在日本建筑环境工程领域的应用始于20世纪70年代初4。2CFD技术在暖通空调领域的应用2．1CFD在暖

5、通空调中的主要应用领域CFD主要可用于解决以下几类暖通空调工程的问题：1．通风空调房间气流组织设计借助CFD可以预测仿真通风空调空间的气流分布详细情况。气流数值分析能够考虑室内各种可能的内扰、边界条件和初始条件，因而它能全面地反映室内的气流分布情况，从而便于发现最优的气流分布方案，进而指导设计使其达到良好的通风空调效果。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。而且，通过模拟建筑外环

6、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5。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.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。2．2暖通空调领域中CFD的求解过程暖通空调领域用CFD进行模拟仿

7、真，其主要环节无外乎包括以下几个方面:建立数学物理模型、进行气流数值求解、将数值解结果可视化等。CFD求解流程如图1所示。1.建立数学物理模型建立数学模型是对所研究的流动问题进行数学描述，为数值求解做准备工作。基本数学模型有：（1）质量守恒方程（2）动量守恒方程（3）能量守恒方程ρ——流体密度，kg/m3；t——时间，s；——速度矢量，m/s；ui——速度在i方向上的分量，m/s；p——压强，pa；Fi——体积力，N；T——温度，K；cp——定压比热；ST——粘性耗散项。对于湍流流动，还要补充反映湍流特性的其他方程。2.进行气流数值

8、求解（1）确定边界条件与初始条件初始条件和边界条件是控制方程有确定解的前提。初始条件是所研究对象在过程开始时刻各个求解变量的空间分布情况。对于瞬态问题必须给定初始条件，对于稳态问题不需要初始条件。边界条件是在求解区域的边界上所求解的变