胡明輝

摘要：目前，暖通工程在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，為改善人們室內(nèi)環(huán)境發(fā)揮著非常重要的作用，而CFD技術(shù)則是利用流體力學(xué)+熱學(xué)+數(shù)值分析+計(jì)算機(jī)科學(xué)等對室內(nèi)氣流進(jìn)行模擬，然后對暖通設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，對此本文將進(jìn)行簡要的分析。

關(guān)鍵詞：CFD技術(shù);暖通;應(yīng)用

當(dāng)前暖通系統(tǒng)成為人們工程與生活中必不可少的重要設(shè)施，但同時(shí)也增加了能源的消耗，因此許多研究學(xué)者一直在不斷的探尋一種既能有效控制暖通系統(tǒng)，又能有效降低能源消耗的一種方法，在這過程中CFD技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮了非常重要的作用。

一、CFD技術(shù)概述

計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)簡稱為CFD，其最早始于1933年由英國人計(jì)算得出，隨后經(jīng)過幾十年的發(fā)展進(jìn)步，于1974年被引用于調(diào)節(jié)計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)中。同時(shí)伴隨著全世界都在提倡低碳環(huán)保，綠色生活的理念，很多國家都投入到了研究CFD應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的大軍中來。

1. CFD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在應(yīng)用CFD技術(shù)的過程中，該技術(shù)表現(xiàn)出來諸多的優(yōu)點(diǎn)：

（1）投入的資金少;

（2）簡易的模擬設(shè)備;

（3）可以快速完成的計(jì)算出所需要的資料內(nèi)容;

（4）不論使用暖通空調(diào)系統(tǒng)的空間大小，都可以有效的進(jìn)行應(yīng)用。

由于其具備這些特點(diǎn)，而其他的計(jì)算模型都是不可能同時(shí)具備這些優(yōu)點(diǎn)的。所以不論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家都在全力研究CFD。因?yàn)槠洳坏梢杂行в?jì)算模擬空調(diào)系統(tǒng)空間，同時(shí)它對于土木工程、水利工程、環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)、航天航空等方面都是得到廣泛應(yīng)用的。

2.CFD技術(shù)的特點(diǎn)

由于CFD目前在暖通空調(diào)系統(tǒng)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用特點(diǎn)主要體現(xiàn)于以下幾個(gè)方面：

2.1現(xiàn)在的不論是居住還是辦公的建筑物都是比較大的，所以對于三維流動(dòng)的數(shù)值要求也是非常巨大，但是通過應(yīng)用CFD原件來計(jì)算模擬此數(shù)值的話，其可以通過高速的收斂方法來計(jì)算此模擬數(shù)值。通過有效結(jié)合各種方法進(jìn)行收斂，這樣不但可以在短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出數(shù)值，同時(shí)還避免了單個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間不足的問題。

2.2CFD軟件應(yīng)用的基準(zhǔn)是數(shù)字模型，同時(shí)有效的結(jié)合其他各類數(shù)學(xué)方程組織以及各類應(yīng)用的模型。同時(shí)根據(jù)需要應(yīng)用CFD軟件的建筑物實(shí)際情況來計(jì)算應(yīng)用，同時(shí)還需選擇物理方法和化學(xué)反應(yīng)方法來結(jié)合不同相流的模型。同時(shí)在實(shí)際計(jì)算莞城中，我們還需要結(jié)合數(shù)學(xué)的體積計(jì)算方法以及各類元素的情況進(jìn)行應(yīng)用計(jì)算。

2.3CFD軟件可以應(yīng)用于各類專用的模塊當(dāng)中，可以根據(jù)建筑物的不用需有來使用不同的模塊，通過選用適當(dāng)?shù)哪K進(jìn)行應(yīng)用，這樣就可以有效避免一些繁雜的情況，同時(shí)也節(jié)省了時(shí)間，提高了精確度。除此之外，現(xiàn)在我們可以有效的兼容CFD的應(yīng)用軟件和CFD軟件，這樣在計(jì)算過程中對于各類結(jié)果分析確認(rèn)，都可以有準(zhǔn)確的輔助模板進(jìn)行幫助。

二、暖通系統(tǒng)應(yīng)用CFD技術(shù)的現(xiàn)狀

現(xiàn)在的建筑物中普遍都已經(jīng)使用了暖通空調(diào)系統(tǒng)，但是所處于建筑物中的人們卻越來越反應(yīng)出各種空調(diào)疾病，同時(shí)暖通系統(tǒng)的能源損耗占建筑物的整體損耗一半左右，所以如何控制暖通系統(tǒng)的節(jié)能情況和提高空調(diào)間的空氣質(zhì)量成了研究的主要方向。因?yàn)镃FD具備很全面的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)很多國家都在爭先恐后的研究其在各個(gè)領(lǐng)域方面的應(yīng)用情況。但是CFD應(yīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)有四十年左右的時(shí)間，同時(shí)對于暖通空調(diào)系統(tǒng)有了良好的改善作用，不但可以改變現(xiàn)在建筑物中對于空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃，同時(shí)還增加空調(diào)的制冷效果。

1.在空調(diào)制冷方面的作用

CFD技術(shù)最明顯的改善了暖通空調(diào)的制冷效果，大大提高制冷的速率和質(zhì)量問題。為了保證暖通空調(diào)系統(tǒng)制冷的快速性和持久性，其通過以下幾個(gè)流程進(jìn)行：①對于整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)的通熱、同等的改變功、質(zhì)變?nèi)勘ＷC同時(shí)改變;②對于空氣流動(dòng)改變的情況，可以準(zhǔn)確預(yù)估;③由于現(xiàn)在的建筑物都比較大，那么暖通空調(diào)系統(tǒng)所需要控制的范圍也比較廣，而應(yīng)用CFD可以有效減小其控制壓力等一系列情況。CFD除了通過上述三個(gè)方面來改善暖通空調(diào)系統(tǒng)的制冷情況以外，還通過對模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，以及相對應(yīng)的處理，以保證暖通空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果達(dá)到最佳。

2.擬建CFD模型

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用CFD技術(shù)時(shí)候，我們需要對于建筑物中的相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行提前的收集、備份這樣方便處理前端問題，同時(shí)擬建對應(yīng)的模型和網(wǎng)格。為了方便后臺(tái)能夠更好的分析處理相關(guān)的數(shù)據(jù)等情況，需要對擬建的模型進(jìn)行細(xì)分主要通過核心的計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。同時(shí)在應(yīng)用CFD技術(shù)時(shí)還需要考慮到三個(gè)元素的情況即對照物、時(shí)間變化、模塊。①因?yàn)镃FD技術(shù)所具備的優(yōu)點(diǎn)比較全面，對于復(fù)雜的情況，它都可以全面的進(jìn)行分析;②通過擬建模型。采用立體的效果，這樣可以讓使用者可以更加直觀全面的進(jìn)行了解體驗(yàn);③不論需要計(jì)算的數(shù)據(jù)資料是多么的繁雜，CFD技術(shù)都可以依靠其計(jì)算實(shí)力，可以在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行處理;④因?yàn)镃FD技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很久，相對而言，其比較完善，這樣在開發(fā)的時(shí)候有很多的資料進(jìn)行參照，所以可以有效的節(jié)約開發(fā)的費(fèi)用和投入的人力，開發(fā)的時(shí)間也是比較簡短的。

3.提高室內(nèi)空氣質(zhì)量

CFD技術(shù)除了改善了暖通系統(tǒng)的制冷問題以外，對于暖通空調(diào)系統(tǒng)建筑物內(nèi)的空氣質(zhì)量也是有所提高的，其通過模擬計(jì)算建筑物外部的環(huán)境情況，同時(shí)結(jié)合建筑物周圍的風(fēng)的流動(dòng)的情況，可整體改善暖通空調(diào)系統(tǒng)的空氣流通情況，同時(shí)還保證了制冷的質(zhì)量。除此之外，CFD技術(shù)通過對于室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行全方位的研究，每個(gè)角落的氣體流動(dòng)情況、室內(nèi)的干濕度、有害物質(zhì)的比例等情況進(jìn)行分析，從而高效的改善空調(diào)間的空氣質(zhì)量。

三、未來的發(fā)展情況

目前我國已經(jīng)相繼的研究出兩款軟件來應(yīng)用CFD技術(shù)，但是這兩款軟件不能夠完全兼容CFD技術(shù)的全部優(yōu)點(diǎn)，目前只是取長補(bǔ)短的階段。其中一款為CFX，此款軟件相對而言所具備的的優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)展的前景比較光明。目前我國研究此技術(shù)的水平同國際水準(zhǔn)還是差一大截。所以我們要參照發(fā)達(dá)國家的發(fā)展情況同時(shí)將CFD技術(shù)有效的結(jié)合各種計(jì)算方法進(jìn)行應(yīng)用。目前CFD技術(shù)在日本暖通行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到實(shí)用化階段。我國現(xiàn)有成果大部分屬于運(yùn)用專用軟件進(jìn)行某個(gè)算例的分析。從總體上說，真正把CFD技術(shù)與實(shí)際工程的暖通設(shè)計(jì)結(jié)合的案例還很少，在我國暖通行業(yè)中開展CFD方面研究尚有大量工作要做，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：繼續(xù)加強(qiáng)算法理論方面的基礎(chǔ)研究;研究網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù);研究科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù);用CFD技術(shù)開展本行業(yè)中的應(yīng)用研究。

四、結(jié)束語

在暖通系統(tǒng)中有效的應(yīng)用CFD技術(shù)，可以改善很多的問題，同時(shí)還節(jié)省了能源損耗和改善了控制質(zhì)量等問題。我們根據(jù)我國自身的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合CFD技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)不斷的進(jìn)行開發(fā)，這樣才可以為暖通空調(diào)系統(tǒng)以及其他各個(gè)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭備阢.CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2013（11）：42.

[2]潘冬玲.CFD模擬技術(shù)在暖通工程的應(yīng)用[J].廣西輕工業(yè)，2009（8）：111.

[3]宋木瀾.暖通空調(diào)節(jié)能相關(guān)問題分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2013（3）.