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1、FLUENT在暖通空调领域中应用 摘要FLUENT软件是流体力学中通用性很好的一种商业CFD软件，该软件在近几年来研究甚广，同时也得到了很大范围的应用。在暖通空调中应用CFD技术，已经成为一种趋势。本文将从以下几个方面来分析FLUENT在暖通空调领域中的应用。关键词FLUENT；暖通空调领域；应用中图分类号：U260.4+3文献标识码：A1、前言目前，我国暖通空调中使用FLUENT技术还较少，没有能够很好的利用FLUENT技术的先进性，因此，有必要对FLUENT技术进行研究，探讨其在暖通空调领域的应用。
2、2、CFD技术在暖通空调中的应用概况随着计算机技术和离散数学等的发展，CFD作为一种模拟仿真技术，在暖通空调工程中得到了越来越广泛的应用。它主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动传热、燃烧等情况。就暖通空调专业来讲，CFD主要可用于解决以下问题：2．1、建筑外环境分析设计8建筑外环境对建筑内部居者的生活有着重要的影响，所谓的建筑小区一次风、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境的风流动情况，还可
3、进一步指导建筑内的自然通风设计等。2．2、通风空调空间气流组织设计通风空调空间的气流组织直接影响到其通风空调效果，借助CFD可以预测仿真其中的空气分布详细情况，从而指导设计。通风空调空间通常又可分为：普通建筑空间，如住宅、办公室、高大空间等；特殊空间，如洁净室、客车、列车及其它需要空调的特殊空间。2．3、建筑设备性能的研究改进暖通空调工的许多设备，如风机、蓄冰槽、空调器等，都是通过流体工质的流动而工作的，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
4、其更好地工作，降低建筑能耗，节省运行费用。3、CFD的应用范围8CFD能够分析与研究在各种复杂几何形状的空间（装置）内、外发生的下列工程问题：①流体流动；②高温传热（导热、对流、辐射换热、流固偶合传热）；③气－固、液－固、气－液、液－液等多相流（如均化库、增湿塔、气力输送等）；④非牛顿流体流动（流变、如粉体、混凝土、膏状物等）；⑤多孔介质流；⑥化工反应流；⑦煤粉燃烧、气态燃料燃烧、油雾燃烧、多种燃料混合及多氧化流燃烧（如燃烧器、分解炉、烘干炉等）；⑧爆炸、爆燃和着火（如煤粉仓的爆炸与防治）；⑨搅拌反应釜；
5、⑩环保（气体、水污染的扩散与防治、脱硫、NOx等）。CFD分析研究可以提供工程设计、生产管理、技术改造中所必需的参数，如流体阻力（阻力损失），流体与固体之间的传热量（散热损失等），气体、固体颗粒的停留时间，产品质量，燃烬程度，反应率，处理能力（产量）等综合参数以及各种现场可调节量（如风量、风温、组分等）对这些综合参数的影响规律性。还可以提供流动区域内精细的流场（速度矢量）、温度场、各种与反应进程有关的组分参数场，通过对这些场量的分析，发现现有装置或设计中存在的不足，为创新设计、改造设计提供依据。相当于是一
6、个通用的、多功能的大型冷、热态试验场（数值试验）。4、CFD技术的一些方法对于问题的数值求解方法主要有有限差分法、有限单元法、边界元法以及有限分析法。有限单元法、边界元法及有限分析法在最近几年中有很大的发展,并己成功地解决了一些问题。但是,就方法发展成熟的程度、实施的难易及应用的广泛性等方面而言,有限差分这一类方法仍占相当优势。这里主要介绍有限差分法和有限单元法。4．1、有限差分法简介8紊流数值模拟一直是计算流体力学的研究热点和主攻方向,因为几乎所有的实际工程问题的流动都是紊流。但是,由于紊流的复杂性和具
7、体计算条件的限制,目前还无法实现紊流全部信息的数值模拟,工程上通用的做法是引入紊流模型,采用紊流模型来封闭经过雷诺平均化的N—S方程,有限差分法就是建立在这一思想上的数值模拟方法。现有的资料表明,对于空调室内的流场、温度场和浓度场的数值模拟,长期以来几乎全部采用有限差分法。有限差分法结合紊流的玲￡二方程模型,从微分方程出发,将计算区域经过离散处理后,近似地用差分、差商来代替微分、微商;这样,微分方程和边界条件的求解就可归纳为一个线性代数方程组的数值求解。这种方法特别适用于现代计算机的处理运算,所以古老的有
8、限差分法至今还有强大的生命力。4．2、有限单元法筒介有限单元法也是求解偏微分方程的一种系统化的方法,总体上讲,它是对古典近似计算的归纳和总结。它不仅吸取了有限差分法中离散处理的内核,又继承了变分计算中选择试探函数并对求解区域积分的合理8方法。在有限单元法中,试探函数的定义和积分范围不是整个区域,而是从区域中按实际需要划分的单元,这样就克服了古典变分计算中由于不作离散处理而不能求解复杂问题的缺点;同时,由于对单元做了计算,就充分
