功能描述：

　　氣流體模擬CFD模擬技術(shù)服務(wù)

　　凈化設備及系統設計的效果與室內氣流組織密切相關(guān)。好的氣流組織方式能夠使潔凈區域的氣流組織、溫度、濕度和速度很容易地符合設計要求，反之，差的氣流組織方式可能根本就達不到設計要求。因此，在凈化設備、凈化系統設計完成之后施工之前，預測氣流組織狀況就很重要。

　　我公司面向各凈化行業(yè)廠(chǎng)家提供專(zhuān)業(yè)的氣流體模擬CFD技術(shù)服務(wù)，(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱(chēng)CFD)，是一種重要的計算機模擬技術(shù)，其產(chǎn)生可以追溯到20世紀30年代初，它是流體力學(xué)、數值計算方法以及計算機圖形學(xué)三者相互結合的產(chǎn)物。1974年，丹麥的尼爾森(P.V.Nielsen)首次將CFD技術(shù)應用于空調工程，模擬室內空氣流動(dòng)情況，標志著(zhù)CFD技術(shù)開(kāi)始應用于分析工程中的流動(dòng)問(wèn)題。CFD是目前國際上一個(gè)強有力的研究領(lǐng)域，是進(jìn)行“三傳”(傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞)及燃燒、多相流和化學(xué)反應研究的核心與重要技術(shù)，廣泛應用于熱能動(dòng)力、航空航天、機械、土木水利、環(huán)境化工、暖通空調及空氣凈化工程等諸多工程領(lǐng)域。

　　我公司與國內CFD技術(shù)人員有著(zhù)廣泛的密切合作，面向國內各凈化設備公司、凈化工程公司提供先進(jìn)的應用于凈化設備氣流體模擬CFD技術(shù)服務(wù)：

　　1、 CFD模擬技術(shù)的應用范圍

　　CFD能夠分析與研究在各種復雜幾何形狀的空間(裝置)內、外發(fā)生的下列工程問(wèn)題：①凈化設備及潔凈區域內的流體流動(dòng)模型數據;②高溫傳熱(導熱、對流、輻射換熱、流固偶合傳熱);③氣-固、液-固、氣-液、液-液等多相流(如均化庫、增濕塔、氣力輸送等);④非牛頓流體流動(dòng)(流變、如粉體、混凝土、膏狀物等);⑤多孔介質(zhì)流;⑥化工反應流;⑦煤粉燃燒、氣態(tài)燃料燃燒、油霧燃燒、多種燃料混合及多氧化流燃燒(如燃燒器、分解爐、烘干爐等);⑧爆炸、爆燃和著(zhù)火(如煤粉倉的爆炸與防治);⑨攪拌反應釜;⑩環(huán)保(氣體、水污染的擴散與防治、脫硫、NOx等)。

　　CFD分析研究可以提供凈化工程設計、凈化設備生產(chǎn)管理、技術(shù)改造中所必需的參數，如流體阻力(阻力損失)，流體與固體之間的傳熱量(散熱損失等)，氣體、塵埃粒子固體顆粒的停留時(shí)間，產(chǎn)品質(zhì)量，反應率，塵埃粒子處理能力(產(chǎn)量)等綜合參數以及各種現場(chǎng)可調節量(如風(fēng)量、風(fēng)溫、組分等)對這些綜合參數的影響規律性。還可以提供流動(dòng)區域內精細的流場(chǎng)(速度矢量)、溫度場(chǎng)、各種與反應進(jìn)程有關(guān)的組分參數場(chǎng)，通過(guò)對這些場(chǎng)量的分析，發(fā)現現有裝置或設計中存在的不足，為創(chuàng )新設計、改造設計提供依據。相當于是一個(gè)通用的、多功能的大型冷熱態(tài)、氣流組織試驗場(chǎng)(數值試驗)。

　　2、 氣流體模擬CFD技術(shù)在潔凈工程及暖通空調領(lǐng)域的應用

　　2.1 CFD在潔凈工程、暖通空調中的主要應用領(lǐng)域。 CFD主要可用于解決以下幾類(lèi)暖通空調工程的問(wèn)題：

　　2.1.1 潔凈空間氣流組織設計 借助CFD可以預測仿真潔凈空間的氣流分布詳細情況。氣流數值分析能夠考慮室內各種可能的內擾、邊界條件和初始條件，因而它能全面地反映室內的氣流分布情況，從而便于發(fā)現最優(yōu)的氣流分布方案，進(jìn)而指導設計使其達到良好的空氣凈化效果。

　　2.1.2 建筑外環(huán)境分析設計 建筑外環(huán)境對建筑內部居住者的生活有重要的影響，建筑小區二次風(fēng)、小區熱環(huán)境等問(wèn)題日益受到人們的關(guān)注。采用CFD可以方便地對建筑外環(huán)境進(jìn)行模擬分析，從而設計出合理的建筑風(fēng)環(huán)境。而且，通過(guò)模擬建筑外環(huán)境的風(fēng)流動(dòng)情況，還可進(jìn)一步指導建筑內的自然通風(fēng)設計等。

　　2.1.3 室內空氣品質(zhì)研究 利用CFD技術(shù)研究潔凈空間空氣品質(zhì)問(wèn)題，主要是通過(guò)模擬得到室內各個(gè)位置的風(fēng)速、溫度、相對濕度、污染物濃度等參數，從而評價(jià)通風(fēng)換氣效率、熱舒適和污染物排除效率等。

　　2.1.4 凈化設備性能的研究改進(jìn) 凈化工程及暖通空調工程的許多設備，如高效送風(fēng)口、風(fēng)淋室、潔凈棚、FFU風(fēng)機過(guò)濾單元、回風(fēng)口、送風(fēng)天花、風(fēng)機、蓄冰槽、空調器等，都是通過(guò)氣流體工質(zhì)而工作的，氣體流動(dòng)情況對設備性能有著(zhù)重要的影響。通過(guò)CFD模擬計算設備內部的氣體流體流動(dòng)情況，可以研究設備性能，從而改進(jìn)其氣流組織，提高凈化效果。

　　2.2 凈化工程、凈化設備、暖通空調領(lǐng)域中CFD的求解過(guò)程CFD進(jìn)行模擬仿真，其主要環(huán)節無(wú)外乎包括以下幾個(gè)方面:建立數學(xué)物理模型、進(jìn)行氣流數值求解、將數值解結果可視化等。

　　2.2.1 建立數學(xué)物理模型 建立數學(xué)模型是對所研究的流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行數學(xué)描述，為數值求解做準備工作。基本數學(xué)模型有：

　　①質(zhì)量守恒方程

　　②動(dòng)量守恒方程

　　③能量守恒方程

　　ρ——流體密度，kg/m3;

　　t ——時(shí)間，s;

　　u——速度矢量，m/s;

　　ui——速度在i方向上的分量，m/s;

　　p——壓強，pa;

　　Fi——體積力，N;

　　T——溫度，K;

　　cp——定壓比熱;

　　ST——粘性耗散項。

　　對于湍流流動(dòng)，還要補充反映湍流特性的其他方程。

　　2.2.2 進(jìn)行氣流數值求解　①確定邊界條件與初始條件。

　　初始條件和邊界條件是控制方程有確定解的前提。初始條件是所研究對象在過(guò)程開(kāi)始時(shí)刻各個(gè)求解變量的空間分布情況。對于瞬態(tài)問(wèn)題必須給定初始條件，對于穩態(tài)問(wèn)題不需要初始條件。邊界條件是在求解區域的邊界上所求解的變量或其導數隨地點(diǎn)和時(shí)間的變化規律。②劃分計算網(wǎng)格。網(wǎng)格分結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格。簡(jiǎn)單說(shuō)，結構網(wǎng)格在空間上比較規范，如對一個(gè)四邊形區域，結構網(wǎng)格多是成行成列分布的，而非結構網(wǎng)格在空間分布上沒(méi)有明顯的行線(xiàn)和列線(xiàn)。目前各種CFD軟件都有專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)格生成工具。③建立離散方程并求解。離散方程常用的方法有：有限容積法、有限差分法和有限元法等。選擇合適的方法，對求解區域進(jìn)行離散。

　　2.2.3 結果可視化 通過(guò)計算機數值求解得到的結果是節點(diǎn)上的數值，因而視覺(jué)效果上不具備可觀(guān)性，難以被一般工程人員或其它相關(guān)人員所認識和接受，所以必須借助相關(guān)軟件將模擬結果可視化，CFD的后處理可以靜態(tài)顯示氣流速度、氣流方向、溫度、塵埃粒子濃度場(chǎng)圖片，也可以動(dòng)態(tài)的顯示氣流體流動(dòng)的流線(xiàn)和跡線(xiàn)。

　　我國大概在20世紀80年代開(kāi)始研究CFD在暖通領(lǐng)域的應用。我國現有成果大部分屬于運用專(zhuān)用軟件進(jìn)行某個(gè)算例的分析。從總體上說(shuō)，真正把CFD技術(shù)與實(shí)際的凈化工程、暖通設計結合的案例還很少，真正掌握CFD技術(shù)的暖通設計人員數量有限，在我國凈化行業(yè)、暖通行業(yè)中開(kāi)展CFD方面研究尚有大量工作要做。氣流體模擬CFD技術(shù)服務(wù)

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