CFD技术国内外研究现状
时间:2017-06-22 18:39 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 1974年，丹麦的Nielsen首次将CFD用于暖通空调工程领域，对通风房间内的空气流动进行模拟。之后短短的20多年内，CFD技术在暖通空调工程中的研究和应用进行地如火如荼。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[16]。到现在为止，CFD模拟软件在暖通行业的模拟领域涉及三大类：一类是模拟室内环境状态，主要是基于室内温度场、湿度场等的模拟计算，市场上流行的软件有FLUENT、AIRPAK、Phoenics等；一类是模拟建筑能耗的动态特性，代表软件DOE-2、BLAST、Energy Plus、ESP-r、DeST等；还有一类是模拟暖通空调系统的能量特性和控制特性，代表软件HVACSIM+、TRNSYS、MATLAB等。10564 目前，CFD在暖通空调工程的基础研究方面主要体现在三个方面： 室内空气流动的简化模拟：美国MIT从描述空调风口入流边界条件的方法、 湍流等方面进行研究，以对室内空气流动进行简化模拟。中国清华大学，研究空调风口入流边界条件的新方法、湍流模型以及数值算法，建立室内空气流动数值模拟的简捷体系。 室内外空气流动的大涡模拟：美国MIT、日本东京大学，研究大涡模拟这一高级湍流数值模拟技术在室内外空气流动模拟中的应用，目前已经开始尝试用于建筑小区和自然通风模拟等。 室内空气流动模拟和建筑能耗的耦合模拟：美国MIT，通过将简化CFD模拟方法和建筑能耗计算耦合对建筑环境进行设计。 目前，CFD在暖通空调工程的应用研究方面主要体现在五个方面： 自然通风的数值模拟：美国MIT、香港大学等，主要借助大涡模拟工具研究自然通风问题。 置换通风的数值模拟：美国MIT、丹麦Aalborg大学、中国清华大学等，如地板置换通风、座椅送风等。 高大空间的数值模拟：中国清华大学等，以体育场馆为主的高大空间的气流组织设计及其与空调负荷计算的关系研究。 VOC散发的数值模拟：美国MIT等，借助CFD研究室内有机散发污染物在室内的分布，研究室内IAQ问题。 洁净室的数值模拟：中国清华大学等，对型式比较固定的洁净室空调气流组织形式进行数值模拟，以指导工程设计。 应用CFD技术进行空调、通风设计，改变了传统的空调通风设计过程，形成了更加科学的设计流程。其显示意义在于便于检测设计方案的优点劣，并可以提出改进方案，以促使设计更加科学化，提高了设计质量和效率[12]。 CFD模拟过程可以看成是在计算机上实现的一个特定的计算，通过数值计算和图象显示履行一个虚拟的物理实验。应用CFD模拟本身也存在一定的局限性，湍动现象的机理尚未完全清楚之前，其数学模型很难准确化，计算流体力学中有限的数值模型只能在网格尺度为零的极限情况下才能精确地模拟连续介质，而这种极限是无法达到的，离散化的结果不仅在数量上可能影响计算的精度，而且在性质上还可能改变流动的特征，即有了可靠的理论模型，数值模型的可靠性仍需要得到实践的验证。 气流组织发展概况 目前，大空间建筑的气流组织的模拟文章很多，如同济大学谭良才博士采用CFD技术和模拟试验结合的方法研究了高大空间恒温空调气流组织设计，提出室内的温度场和速度场同时受到冷射流和热源的影响，不能用单纯的射流理论进行精度较高的恒温空调系统的设计；清华大学赵彬博士对人民大会堂空调气流组织形式进行了数值模拟分析，并提出改进方案；天津大学王海霞等进行了高大空间建筑辐射与分层送风供暖的模拟，提出了高大空间建筑物实施燃气辐射与分层送风相结合的供暖方案，结合实例进行了计算流体力学模拟；天津大学董玉平等人对天津国际展厅中心扩建工程空调系统的热舒适性与气流组织进行了模拟研究，得出空调房间的气流流型，主要取决于送风射流，而受回风口的影响很小；H.Xue和J.C.Ho对地下车库废气分布进行了数值模拟，考察了污染源的动态特性；邓志辉等用K-Ɛ紊流模型对高大厂房分层供热进行了数值计算。 (责任编辑：qin) |