【完整版】计算流体力学在暖通空调领域上的应用

计算流体力学在工程领域上的应用

姓名：刘志强 班级：建环103班 学号：1002060322

计算流体力学是基于计算机技术的一种数值计算工具，用于求解流体的流动和传热问题，它是流体力学的一个分支，用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其他方程，并通过计算机模拟活的某种流体在特定条件下的有关数据。CFD最早运用于汽车制造业、航天业及核工业，用离散方程解决空气动力学中的流体力学问题。实际上CFD用于多种加工过程。目前，计算流体力学主要应用于热能动力、航空航天、机械、土木水力、环境化工等工程领域，近些年，暖通空调行业也日益成为CFD技术应用的重要领域。

计算流体力学在暖通空调领域的应用最早可以追溯到1974年，当时丹麦的 Nielsen 首次将CFD用于暖通空调 (HVAC) 工程领域【6】，对通风房间内的空气流动进行模拟。简单地说，CFD相当于\虚拟\地在计算机上做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况，故CFD是现代模拟仿真技术的一种。它在暖通空调(HVAC)工程中的应用，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情况。相比传统的模型实验和经验公式预测液体的流动和传热而言，CFD技术具有成本低、速度快、资料完备等优点。故其逐渐受到人们的青睐，尤其是随着计算机技术和数值模拟技术的发展，CFD已被广泛应用于解决工程中的实际问题。CFD方法可应用于对室内空气分布情况进行模拟和预测，从而得到房间内速度、温度、湿度以及有害物浓度等物理量的详细分布情况。

CFD 用计算机求解流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术，这其中将涉及流体力学（尤其是湍流力学）、计算方法乃至计算机图形处理等技术。对于暖通空调领域内的流动问题，多为低速流动，流速在10m/s以下；流体温度或密度变化不大，可看作不可压缩流动。从此角度而言，此应用范围内的 CFD 和数值传热学等同。另外，暖通空调领域内的流体流动多为湍流流动，这又给解决实际问题带来很大的困难。由于湍流现象至今没有完全得到解决，目前暖通空调中的一些湍流现象主要依靠湍流半经验理论来解决。

HVAC领域的流动问题满足连续性方程，动量方程和能量方程，通常用不可压流体的粘性流体流动的控制微分方程。又因为HVAC领域的流体流动基本为湍流流动，所以从工程应用的角度而言，需要采用适当的湍流模型模拟湍流流动才能实现对所研究问题的完整描述，以便于数值求解。目前在房间空气流动中最普