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1、暖通空调HV&AC·25·科技综述CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用3☆湖南大学土木工程学院龚光彩提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技术暖通空调制冷研究应用ApplicationofCFDmethodsintheHVACengineeringfield★ByGongGuangcaiAbstractOutlinestheconcreteaspectsofCFDtechniqueapplicationandgeneralstructureoft
2、hesoftware,pointsoutthegapbetweenChinaandadvancedcountriesinthisresearchfieldandtheissuesoffutureresearchtohead.KeywordsCFDtechnique,HVAC&R,research,application★CollegeofCivilEngineering,HunanUniversity1X应用情况(仿真)、高大空间气流组织、置换通风方式的数值模CFD(ComputationalFluidDynamics,即计算流拟、洁净室气流分布的数值模拟等;体动力学,简称CFD)是目前
3、国际上一个强有力的②传热传质设备的CFD分析,如各种换热器、研究领域,是进行“三传”(传热、传质、动量传递)及冷却塔的CFD分析;燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术,广③射流技术的CFD分析,如空调送风的各种末泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境端设备等;化工等诸多工程领域,暖通空调制冷行业是CFD技④冷库库房及制冷设备的CFD分析;术应用的重要领域之一。在1998年全国暖通空调⑤流体机械及流体元件,如泵、风机等旋转机械制冷学术年会上设有一个CFD专题小组,对CFD内流动的CFD分析,各种阀门的CFD分析等;应用技术开展的讨论较往届年会更为突出。从本届⑥空气品质及建筑
4、热环境的CFD方法评价、预CFD小组会议上各校和设计院介绍的情况来看,我测;国暖通空调制冷行业已有不少专家对CFD的应用⑦建筑火灾烟气流动及防排烟系统的CFD分研究开展了大量的工作,并取得了许多重要成果,主要表现在以下方面:X☆龚光彩,男,1966年2月生,博士后,副教授410082湖南长沙岳麓山湖南大学土木工程学院①通风空调设计方案优化及预测,如长沙世界(0731)8821337收稿日期:1998-12-21之窗中心剧场(大剧院)空调设计方案的数值预测稿件修回日期:1999-10-11·26·科技综述1999年第29卷第6期析;专家评估”与传统设计过程的相应环节“测试评估或⑧锅炉燃烧(
5、油、气、煤)规律的CFD分析;专家论证”的工作量相比大为减少,因为传统设计过⑨通风除尘领域,如工业通风系统,各种送排风程中“测试评估”所包含的试验往往是探究性试验,罩的CFD分析,静电除尘器、旋风除尘器、重力沉降需要有大量的“试验样本”,才能从这些“试验样本”室内气粒分离过程的CFD分析;中找到规律。而现代设计过程中“,试验样本”这一⑩城市风(或建筑小区微气候)与建筑物及室内环节中的大量工作已通过CFD工作完成,即通过空气品质的相互影响过程的CFD分析;CFD工作形成大量的“虚拟试验样本”,无需或只需lv•管网水力计算的数值方法。极少实际的“试验样本”即可检验CFD方法的可靠2用CFD方
6、法解决工程设计及产品开发等问题的性、正确性,故现代设计过程之工作量大为减少。在一般步骤这种现代设计过程中,方案设计在整个设计循环中在暖通空调制冷工程设计与产品开发及其它行占有很大的比重,特别是方案设计阶段的CFD分析业中,一般只能依靠经验和试验及简单的理论分析占有相当重要的地位,方案的筛选是以科学性的分来完成工程设计及产品开发工作,其一般过程可表析为基础,因而比较容易保证设计成功和产品质量示如图1。的稳定,而且它将传统设计的大循环过程转变为方案设计带有预测性质的校验循环(验证循环),当设计已经基本达到设计要求时再转入通常的详细设计,大大减少了设计过程的中间环节。另外现代CFD分析技术的发
7、展不仅大大减少试验次数,甚至图1传统设计过程(对产品开发或工程而言)完全取消试验,即所谓的“虚拟产品开发”(Virtual在这种设计过程中,设计可行与否往往取决于ProductDevelopment,简称VPD)。因此,CFD技术试验,为保证性能稳定,就不得不进行大量试验,而的大量应用能显著缩短设计周期,降低费用。且,产品方案的筛选和优化是在设计、制造、测试部3CFD软件的一般结构门之间进行大循环,由于牵涉的环节多,产品的开发3.1
