CFD在暖通空调领域的应用.ppt

CFD在暖通空调领域的应用CFD在暖通空调中的主要应用领域
CFD软件的功能及数值模拟的分类
CFD技术在空调中的应用方法
应用实例1.CFD在暖通空调中的主要应用领域1.CFD在暖通空调中的主要应用领域1.CFD在暖通空调中的主要应用领域1.CFD在暖通空调中的主要应用领域1.CFD在暖通空调中的主要应用领域1.CFD在暖通空调中的主要应用领域2用CFD方法解决问题的一般步骤计算流体力学即CFD的应用则改变了传统的设计过程,由于CFD软件可以相对准确地给出流体流动的细节,如速度场、压力场、温度场或浓度场分布的时变特性,因而不仅可以准确预测流体产品的整体性能,而且很容易从对流场的分析中发现产品或工程设计中的问题,据此提出的改进方案只需重新计算一次就可以判断、评估改进是否有效,并更容易得到某些规律性的知识。3.CFD软件的功能及数值模拟的分类3.CFD软件的功能及数值模拟的分类4.CFD技术在暖通空调中的应用方法4.CFD技术在暖通空调中的应用方法4.CFD技术在暖通空调中的应用方法CFD基本上都是通过求解一组非线性偏微分方程数值模拟流体流动的物理过程，这些偏微分方程描述了基本的物理规律，如质量，动量和能量守恒。
室内空气流动的驱动力是压力差，这些压力差主要是由于风速，热浮升力，机械通风系统中某一种或者某几种共同作用而产生。当把CFD用于IAQ(IndoorAriQuality)领域时，运用控制容积的方法推导N一s方程描述质量和动量守恒，同时应用能量守恒和质量守恒定律。在三维笛卡儿坐标系中，偏微分方程分别表示了室内气流流动，热交换和污染物的迁移。X方向动量守恒污染物浓度守恒紊流能量传递方程
6.CFD技术在暖通空调中的应用方法实现所要求的室内气候环境：
--温湿度、气流、污染物质浓度等的分布。
系统设计及设备选型要求：
--在技术上要可行，在经济上要合理。计算流体力学(CFD)是除模型实验外，可详细解析三次元室内气流的唯一手段。
利用CFD技术，可更有效地了解室内气流的构造、分布特征。
为合理的系统设计及设备选型提供有益的参考资料。在传统的室内气流组织设计中，对送风口、回
风口以及室内热源等各因素的影响:物理现象的叠加关系对描述流体物理现象的基础方程式(运动方程、质量守恒、能量守恒等联立偏微分方程)作离散化处理，实现数值解析。
离散化处理的对象：是作为独立变量的时间、空间变量，求出其对应的参数速度、压力等。
离散化处理(时间、空间的分割)：直接与计算机的能力(计算速度、内存容量)相关。
分割(时间间隔、计算格子)：越细，对计算机的能力要求就越高(解析精度也就相对高)。常见空调设计中的流体解析问题：大都为紊流问题。
对紊流现象用计算机直接计算从计算时间、计算机内存容量上近于不可能。
紊流模型：在工程上，着眼于流场的主流。在对微小涡流构造忽略的前提下，近似的将瞬时变化的紊流部分作时间平均化处理，从而产生了紊流模型。室内气流组织设计过程中应考虑的因素紊流部分的时间平均化处理：有各种方法，如导入涡粘性系数的方法，即半经验型K-ε方程式紊流模型
--K为紊流能量
--ε为紊流消失率
--由k、ε求出涡粘性系数
CFD的解析流程：
--解析范围确定计算格子划分CFD解析。CFD解析流程将解析范围分割成微小计算格子。
计算格子的分类：
--直交(构造型)
--非直交(非构造型)型格子对解析范围做直交格子分割。
有时可能会使用过多的格子，虽然浪费计算机的内存容量，但解析的稳定性较佳。适用于复杂的形状。
配置的自由度大，可根据需要自由调整格子大小，这样就节约了计算机的内存容量。
解析的稳定性欠佳，收敛所需时间长。此外，利用复数的直交系格子构成的复合系格子也得到广泛利用。物理模式：对应于各种物理现象(层流，低雷诺数/高雷诺数紊流等)的物理模式被不断开发出来。
物理模式的选择：根据解析对象做合理的选择。
对解析对象进行合理的分析，适当地选择对称面，可简化解析范围，节约计算机的内存容量和计算时间。解析范围的形状确定后，边界条件主要有室内空调负荷(包括墙面的传热)，送、回风口的设置，吹出、吸入条件等。
其中太阳辐射热负荷条件的确定较麻烦。通过别的途径将热负荷条件解析后作为CFD的传热边界条件。
边界条件设定：妥善与否，会左右CFD的解析的正确性、效率及精度。
CFD解析的关键问题：如何明确解析对象，选择具有代表性的解析要素是CFD解析的关键问题。④边界条件的设定需注意的问题当解析对象空间是独立空间时，解析范围、边界条件的确定是较容易的。
当解析对象是半开放空间(如中庭开放空间)，与其他空间相接时，就要求对相互影响加以考虑。
受计算机容量、能力、时间等的限制，对全域进行解析是困难的，且在经济、技术上也是不合理的。CFD解析时需将解析对象空间分割成微小计算格