您是否對空氣狀況一籌莫展？

　　您是否期望有雙眼睛可以讓空氣不再透明？

　　您是否期望讓溫度濕度一覽無餘？

　　這一周的内容就給大家展示CFD這個眼鏡，讓您感受帶上眼鏡之後看到的氣流世界。

　　随着社會的發展和科技的進步，CFD仿真模拟技術廣泛應用在各個領域，并取得的效果日益明顯，尤其是在建築暖通空調的應用上，不斷的被人們所重視，使用也越來越廣泛。

　　一、CFD技術

　　CFD是英文Computaional Fluid Dynamics（計算流體動力學）的簡稱，是一門用數值計算方法直接求解流動主控方程(Euler或 Navier Stokes方程)以發現各種流動現象規律的學科。

　　簡單地說，CFD相當于在計算機中做虛拟實驗，模拟實際的流體流動情況。其基本原理是利用計算機求解流體流動的各種偏微分方程組，得出流體流動的流場在區域上的離散分布從而模拟流體流動情況。

　　二、CFD技術在暖通空調領域的應用

　　在暖通空調工程中，CFD作為一種模拟仿真技術得到了越來越廣泛的應用。它主要在于模拟預測室内外或設備内的空氣或其他工質流體的流動傳熱、傳質等情況。可用于解決以下幾類暖通空調工程的問題：

　　1. 通風空調房間的氣流組織設計

　　在室内空調設計中應用CFD技術，可以在設備安裝之前進行有效的氣流組織模拟，借助CFD預測模拟空調房間的氣流分布詳細情況，從而指導設計。空調房間通常又可分為：普通建築空間，如住宅、辦公室、高大空間等；特殊空間，如潔淨室、客車、列車及其它需要空調的特殊空間。

　　圖1 辦公室内氣流流線圖

　　圖2 車廂内氣流矢量圖

　　空調房間内合理的氣流組織能有效地消除熱濕負荷，提高人的舒适度。在人活動環境中，遇到季節性傳染病高發時，良好的空氣組織可以有效的降低傳染率，在疾病控制方面也是極為重要的一點。

　　中源廣科曾遇到這樣一個案例：

　　某工廠連續兩年，在冬季出現高發的嚴重集體感冒的問題。由于該工廠生産環節涉及錳元素，廠家請了一家專業的檢測公司來檢測公司的環境，都沒檢查出任何超标的元素。後來經過我方的氣流組織優化有效的解決了該公司的病菌傳播的問題。就傳播原因來說，醫學和生物學上有時候我們無法判定最根本的原因是什麼，但是，良好的氣流組織可以很好的提前預防這些問題。而我們所做的工作，僅僅是調整一些排布，對氣流組織進行優化，從傳播上控制疾病的傳播。

　　2. 建築外環境分析設計

　　建築外環境對建築内部居住者的生活有重要的影響，建築小區二次風、小區熱環境等問題日益受到人們的關注。建築外環境的氣流組織優化，在節能上的作用是非常顯著的。在具有良好的外部風環境的地區,風壓可作為實現自然通風的主要手段。自然風力資源與氣象條件緊密結合，可以通過科學的規劃來轉廢為用的。我們隻需要調整空調與通風口布置，将自然能量為我所用，就可以大大減小空調和通風的功率需求。如果不去考慮，很多時候我們可能還需要提供更多的能量來抵禦自然能量對我們的幹擾。采用CFD可以方便地對建築外環境進行模拟分析，從而設計出合理的建築風環境。而且，通過模拟建築外環境的風流動情況，還可進一步指導建築内的自然通風設計等。

　　圖3 建築物的外部流線圖

　　圖4 建築物外部的風速流向圖

　　3. 室内空氣品質研究

　　利用CFD技術研究室内空氣品質問題，主要是通過模拟得到室内各個位置的風速、溫度、相對濕度、污染物濃度等參數，從而評價通風換氣效率、熱舒适和污染物排除效率等。

　　圖5 室内氣流速度雲圖

　　直觀的空氣運行狀态，更好的方便我們和空氣和諧相處。我們人類的生活工作環境與空氣是一個整體，即使人類再強大也不能強大到不需要空氣的地步。将空氣融入到設計，是人與自然和諧發展非常重要的一步。而CFD技術作為輔助技術，是一雙眼睛，通過這雙眼睛空氣的運行秘密都展露無遺。

　　4. 建築設備性能的研究改進

　　暖通空調工程的許多設備，如風機、蓄冰槽、空調器等，都是通過流體工質而工作的，流動情況對設備性能有着重要的影響。暖通空調工程的許多設備内的流動和傳熱也是HAC領域中常見的問題。通過CFD模拟計算設備内部的流體流動情況，可以研究設備性能，從而改進其工作，降低建築能耗，節省運行費用。

　　圖6 排風櫃整體氣流流線圖

　　使用CFD的最大意義就是節省實驗成本與預測結果。如果可以保證模拟的精度，就可以減少大量的實驗，而且做一些現實中不可能完成的實驗或者事先不能做的實驗。

　　中源廣科正是基于高大上的計算流體動力學（CFD），自主研究開發了一款針對客戶需求進行氣流分析的輔助軟件-Clabso模拟軟件。本軟件基于計算流體動力學（CFD）的結果可以呈現出結構内部的氣體流動的詳細情況，可以替代成本昂貴的風洞實驗來驗證設計和改進設計。相對于其他CFD軟件而言操作簡單易懂，使用起來隻需要關注于産品的設計參數本身，不需要了解複雜繁複的CFD原理。與此同時，本軟件将核心的計算部分剝離出來部署到強大的計算服務器上，保證了仿真結果的可靠性。

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