介紹CFD方法在(zai)潔凈室氣(qi)(qi)流流型及氣(qi)(qi)流組織模擬工程(cheng)中的應用，并(bing)介紹了CFD軟件的一般(ban)結構。指出了我國(guo)在(zai)CFD技術研究(jiu)領域(yu)與國(guo)際先進水平的差距及我國(guo)本領域(yu)中進一步開展(zhan)CFD研究(jiu)的發展(zhan)方向。
1、潔凈室流型及氣流組織(zhi)
通常，潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)可(ke)分為亂(luan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)與單(dan)(dan)(dan)向(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)。就(jiu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)的(de)氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)狀(zhuang)態而言，其流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)動一(yi)般(ban)均(jun)處于(yu)紊(wen)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)狀(zhuang)態。亂(luan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)與單(dan)(dan)(dan)向(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)并(bing)不是(shi)以層、紊(wen)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)狀(zhuang)態即(ji)Re數大小(xiao)(xiao)來(lai)劃分的(de)（層流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)狀(zhuang)態時(shi)(shi)雖可(ke)得到真正意義上的(de)單(dan)(dan)(dan)向(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)，但在(zai)實(shi)際工(gong)程中因(yin)Re數太小(xiao)(xiao)幾乎不能實(shi)現—），而是(shi)以流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)場（以流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線是(shi)否(fou)為平(ping)(ping)行或(huo)近似平(ping)(ping)行的(de)直線來(lai)判定；對(dui)紊(wen)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)來(lai)講(jiang)，流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線是(shi)否(fou)為平(ping)(ping)行或(huo)近似平(ping)(ping)行的(de)直線是(shi)一(yi)種統計意義上即(ji)系(xi)綜的(de)概念）是(shi)否(fou)均(jun)勻(yun)來(lai)劃分的(de)。當潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)處于(yu)均(jun)勻(yun)或(huo)漸變(bian)狀(zhuang)態時(shi)(shi)，潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)可(ke)稱為單(dan)(dan)(dan)向(xiang)(xiang)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)；當潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)氣(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)處于(yu)急變(bian)或(huo)突變(bian)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)狀(zhuang)態時(shi)(shi)，潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)可(ke)稱為亂(luan)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)凈(jing)(jing)室(shi)(shi)。
不(bu)論是(shi)(shi)亂流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室，還是(shi)(shi)單向流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室，其(qi)(qi)內部的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)運動總是(shi)(shi)受潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室幾何(he)(he)形(xing)狀、送風(feng)(feng)(feng)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)及(ji)其(qi)(qi)相關參數(shu)（送風(feng)(feng)(feng)口(kou)幾何(he)(he)與結構特征參數(shu)及(ji)送、回(hui)風(feng)(feng)(feng)口(kou)在(zai)(zai)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室內壁上的(de)(de)(de)(de)布局(ju)及(ji)敷(fu)設方式(shi)等因(yin)素的(de)(de)(de)(de)制約，這些因(yin)素的(de)(de)(de)(de)任何(he)(he)改變或(huo)(huo)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)參數(shu)組合，都(dou)會得(de)到(dao)(dao)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室內的(de)(de)(de)(de)不(bu)同氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)。在(zai)(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)及(ji)送回(hui)風(feng)(feng)(feng)參數(shu)條件下(xia)，室內污染源所散(san)(san)發的(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒物在(zai)(zai)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)運動的(de)(de)(de)(de)作用(yong)下(xia)會產生(sheng)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)運動，亦使潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室有不(bu)同的(de)(de)(de)(de)凈(jing)(jing)化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo)。以亂流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室為例，有高效(xiao)(xiao)過濾器(qi)頂送、密集流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線(xian)型(xing)散(san)(san)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)器(qi)頂送、局(ju)部孔板頂送、測(ce)送等不(bu)同的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)，在(zai)(zai)這些氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)中不(bu)可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線(xian)為平行(xing)直線(xian)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)動，其(qi)(qi)主(zhu)(zhu)要特點(dian)是(shi)(shi)從(cong)平流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)到(dao)(dao)出(chu)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)（從(cong)送風(feng)(feng)(feng)口(kou)到(dao)(dao)回(hui)風(feng)(feng)(feng)口(kou)）之間(jian)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)通斷(duan)面(mian)是(shi)(shi)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)，潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室斷(duan)面(mian)比送風(feng)(feng)(feng)口(kou)斷(duan)面(mian)大得(de)多(duo)，因(yin)而(er)不(bu)可(ke)能(neng)在(zai)(zai)全室斷(duan)面(mian)或(huo)(huo)全室工作區(qu)斷(duan)面(mian)形(xing)成(cheng)均勻氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)，所以氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)由送風(feng)(feng)(feng)口(kou)出(chu)口(kou)后的(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線(xian)彼此有很大或(huo)(huo)越來越大的(de)(de)(de)(de)夾角，流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線(xian)曲率半徑(jing)(jing)很小，有回(hui)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)、旋流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)產生(sheng)。在(zai)(zai)這些情況下(xia)，潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室的(de)(de)(de)(de)凈(jing)(jing)化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo)如何(he)(he)，是(shi)(shi)需要認真研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)。再(zai)如單向流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室，其(qi)(qi)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)是(shi)(shi)一(yi)種“置(zhi)換式(shi)”運動，流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)場中主(zhu)(zhu)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)線(xian)平行(xing)度如何(he)(he)，同樣需要認真研(yan)究(jiu)。如何(he)(he)選擇合理的(de)(de)(de)(de)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室類(lei)型(xing)及(ji)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)，涉(she)及(ji)到(dao)(dao)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室凈(jing)(jing)化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)評(ping)價，一(yi)般(ban)地講，可(ke)以有倆大途(tu)徑(jing)(jing)。一(yi)條途(tu)徑(jing)(jing)是(shi)(shi)根據實(shi)驗(yan)或(huo)(huo)現場實(shi)測(ce)，另一(yi)種途(tu)徑(jing)(jing)是(shi)(shi)憑(ping)借計(ji)算機方法對(dui)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)運動進行(xing)仿真或(huo)(huo)模(mo)擬研(yan)究(jiu)。本(ben)文主(zhu)(zhu)要介紹計(ji)算機仿真即CFD方法如何(he)(he)對(dui)潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)運動進行(xing)評(ping)估或(huo)(huo)預估，從(cong)而(er)實(shi)現潔(jie)(jie)(jie)凈(jing)(jing)室工作的(de)(de)(de)(de)優化(hua)。
2、潔凈(jing)室流(liu)型(xing)及氣流(liu)組織的CFD模擬
CFD（Computational Fluid Dynamics 簡稱CFD 即計算(suan)流(liu)體動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)）是目前國(guo)際上一個強(qiang)有(you)力(li)的(de)研究(jiu)領域(yu)，是進(jin)行(xing)“三傳”（傳熱、傳質、動(dong)(dong)量傳遞）及(ji)燃燒、多(duo)相流(liu)和化學(xue)(xue)反(fan)應(ying)研究(jiu)的(de)核心和重要技術，廣泛應(ying)用于熱能動(dong)(dong)力(li)、航(hang)空航(hang)天、機械、土木(mu)水利(li)、環境化工(gong)(gong)、暖通空調及(ji)空氣(qi)潔凈(jing)等諸多(duo)工(gong)(gong)程領域(yu)，空氣(qi)潔凈(jing)及(ji)其模(mo)擬與預報是CFD技術應(ying)用的(de)重要領域(yu)之一。與空氣(qi)潔凈(jing)相關的(de)主要是潔凈(jing)室流(liu)型(xing)及(ji)氣(qi)流(liu)組(zu)織型(xing)式、室內顆粒運動(dong)(dong)及(ji)空氣(qi)過(guo)濾器工(gong)(gong)作過(guo)程的(de)CFD分(fen)析。
2.1 用CFD方法進行潔凈模擬與(yu)預報的一(yi)般(ban)步(bu)驟(zou)
CFD方法(fa)在(zai)流(liu)體模(mo)擬與預報中的用途，主要表(biao)現為(wei)倆個大的方面：一(yi)(yi)是(shi)產品(pin)(pin)的開發(fa)；另(ling)一(yi)(yi)是(shi)流(liu)動狀態(tai)的模(mo)擬與預報。如果把潔凈室流(liu)型及氣體組織型式設計方案看作是(shi)一(yi)(yi)件(jian)產品(pin)(pin)，那么過(guo)去我們在(zai)選(xuan)擇或確定某(mou)種(zhong)具體流(liu)型及氣流(liu)組織方案時一(yi)(yi)般是(shi)依靠現場(chang)經驗(yan)、模(mo)擬實驗(yan)及簡單的理論分析來完成的，這是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)傳(chuan)統(tong)的優選(xuan)方法(fa)。
在(zai)這(zhe)(zhe)種方(fang)(fang)案(an)優(you)選(xuan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，方(fang)(fang)案(an)可(ke)行(xing)與否往往取決于(yu)試(shi)驗(yan)，為保證性(xing)能穩定，就不(bu)得不(bu)進(jin)行(xing)大量試(shi)驗(yan)，而(er)且，設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩選(xuan)和優(you)化(hua)是(shi)(shi)在(zai)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)、執(zhi)照、測(ce)(ce)試(shi)部門之(zhi)間進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大循環，由于(yu)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環節多，設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)方(fang)(fang)案(an)產品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa)周期長，費用高(gao)；對工(gong)(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)而(er)言，往往需(xu)要進(jin)行(xing)方(fang)(fang)案(an)選(xuan)擇(ze)、優(you)化(hua)，這(zhe)(zhe)一工(gong)(gong)作一般是(shi)(shi)靠經(jing)驗(yan)完成，則(ze)(ze)難免(mian)導致方(fang)(fang)案(an)可(ke)靠性(xing)降低，從而(er)一起(qi)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)失敗。計(ji)(ji)(ji)算流(liu)(liu)體力學即(ji)CFD的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用則(ze)(ze)改變了(le)傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)過(guo)程(cheng)，由于(yu)CFD軟(ruan)件可(ke)以相對準確地給出(chu)流(liu)(liu)體流(liu)(liu)動的(de)(de)(de)(de)(de)(de)細節，如速(su)度場、壓力場、溫度場或(huo)(huo)顆(ke)粒濃度場分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時變特性(xing)（不(bu)定常特性(xing)），因(yin)而(er)不(bu)僅可(ke)以準確預測(ce)(ce)流(liu)(liu)體產品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)整(zheng)體性(xing)能，而(er)且很(hen)容(rong)易從對流(liu)(liu)場的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析(xi)中(zhong)發(fa)現工(gong)(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)，據(ju)此提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改進(jin)方(fang)(fang)案(an)只需(xu)重(zhong)新計(ji)(ji)(ji)算一次就可(ke)以判(pan)斷、評估改進(jin)是(shi)(shi)否有效，并更容(rong)易得到某些規律性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)知識(shi)。這(zhe)(zhe)樣，工(gong)(gong)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)與優(you)化(hua)很(hen)少依賴(lai)經(jing)驗(yan)或(huo)(huo)試(shi)驗(yan)，試(shi)驗(yan)（或(huo)(huo)經(jing)驗(yan)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最多是(shi)(shi)進(jin)一步驗(yan)證工(gong)(gong)程(cheng)設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)合理性(xing)。所以現代設(she)(she)計(ji)(ji)(ji)過(guo)程(cheng)應呈如下結構：
在(zai)這(zhe)一(yi)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong),用虛線表示的(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)(huan)(huan)節”試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)驗(yan)(yan)(yan)證(zheng)(zheng)或(huo)(huo)專(zhuan)家(jia)評(ping)估”與傳統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)應環(huan)(huan)(huan)節”測試(shi)(shi)(shi)(shi)評(ping)估或(huo)(huo)專(zhuan)家(jia)論證(zheng)(zheng)”的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)相(xiang)比(bi)大(da)(da)(da)(da)為(wei)減少,因為(wei)傳統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)”測試(shi)(shi)(shi)(shi)評(ping)估”所包(bao)含(han)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)往(wang)往(wang)是探究性(xing)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan),需(xu)要(yao)有(you)(you)(you)大(da)(da)(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)”試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)樣(yang)(yang)本(ben)”,才能(neng)從(cong)這(zhe)些”試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)樣(yang)(yang)本(ben)”中(zhong)(zhong)找到規(gui)律。而現代設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，“試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)樣(yang)(yang)本(ben)”這(zhe)一(yi)環(huan)(huan)(huan)節中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)量(liang)工(gong)(gong)作(zuo)已通(tong)過(guo)CFD工(gong)(gong)作(zuo)完成，即(ji)通(tong)過(guo)CFD工(gong)(gong)作(zuo)形成大(da)(da)(da)(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“虛擬實驗(yan)(yan)(yan)樣(yang)(yang)本(ben)”，只需(xu)要(yao)極少或(huo)(huo)無(wu)需(xu)實際的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)樣(yang)(yang)本(ben)”即(ji)可檢(jian)驗(yan)(yan)(yan)CFD方(fang)(fang)法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可靠(kao)性(xing)、正確性(xing)，故現代設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)只工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)大(da)(da)(da)(da)為(wei)減少。在(zai)這(zhe)種現代設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，方(fang)(fang)案(an)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)在(zai)這(zhe)個設(she)(she)(she)計(ji)(ji)循(xun)環(huan)(huan)(huan)中(zhong)(zhong)占有(you)(you)(you)很大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)重，特(te)別是方(fang)(fang)案(an)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)階段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)CFD分析占有(you)(you)(you)相(xiang)當(dang)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地位。方(fang)(fang)案(an)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)篩選(xuan)是以科學性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分析為(wei)基礎，因而比(bi)較容易保證(zheng)(zheng)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)成功和產(chan)品質(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定，而且他將傳統設(she)(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)循(xun)環(huan)(huan)(huan)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)轉變成方(fang)(fang)案(an)帶有(you)(you)(you)預(yu)測性(xing)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)校驗(yan)(yan)(yan)循(xun)環(huan)(huan)(huan)（驗(yan)(yan)(yan)證(zheng)(zheng)循(xun)環(huan)(huan)(huan)），當(dang)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)已經級(ji)基本(ben)達到設(she)(she)(she)計(ji)(ji)要(yao)求時再轉入通(tong)常的(de)(de)(de)(de)(de)(de)詳細(xi)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)，大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)減少了設(she)(she)(she)計(ji)(ji)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)環(huan)(huan)(huan)節。另外(wai)現代CFD分析技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)不僅大(da)(da)(da)(da)大(da)(da)(da)(da)減少試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)次數，甚至完全取消(xiao)試(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)，即(ji)所謂(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“虛擬產(chan)品開(kai)發”（Virtual Product Development 簡稱 VPD）。因此，CFD技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)量(liang)應用能(neng)顯著縮短(duan)設(she)(she)(she)計(ji)(ji)周期，降低費用。
2.2 潔凈室氣(qi)流組織模(mo)擬(ni)與(yu)預報的(de)CFD過程
前面我們已經(jing)談(tan)到了亂(luan)流(liu)潔凈(jing)(jing)室與單向(xiang)流(liu)潔凈(jing)(jing)室及(ji)其(qi)不同(tong)型式的(de)(de)(de)(de)氣流(liu)組織(zhi)方(fang)(fang)(fang)式，對這些(xie)氣流(liu)組織(zhi)方(fang)(fang)(fang)式進行(xing)分析(xi)(xi)、模擬(ni)與預報(bao)(bao)時，大(da)多依靠(kao)理(li)論(lun)解(jie)析(xi)(xi)和(he)模擬(ni)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)或經(jing)驗(yan)(yan)倆大(da)類來(lai)(lai)完(wan)(wan)成。傳統的(de)(de)(de)(de)理(li)論(lun)解(jie)析(xi)(xi)是(shi)以(yi)勢(shi)流(liu)理(li)論(lun)為基礎(chu)的(de)(de)(de)(de)，這是(shi)一(yi)種(zhong)確(que)定(ding)性(xing)(xing)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，是(shi)存在(zai)一(yi)定(ding)局限性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)。近年來(lai)(lai)人(ren)(ren)們發(fa)展(zhan)(zhan)了一(yi)些(xie)現代(dai)的(de)(de)(de)(de)分析(xi)(xi)、模擬(ni)、預報(bao)(bao)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)如隨機(ji)(ji)過(guo)(guo)程方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)、模擬(ni)數學(xue)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)、灰方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)等。這些(xie)是(shi)不確(que)定(ding)性(xing)(xing)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，但基本上是(shi)以(yi)求(qiu)得某種(zhong)解(jie)析(xi)(xi)解(jie)為基礎(chu)的(de)(de)(de)(de)，在(zai)潔凈(jing)(jing)室齊魯IAQ分析(xi)(xi)中有較大(da)的(de)(de)(de)(de)用(yong)處，但這些(xie)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)對氣流(liu)流(liu)動機(ji)(ji)理(li)認(ren)識不足。隨著現代(dai)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)飛速發(fa)展(zhan)(zhan)，計(ji)(ji)算(suan)機(ji)(ji)性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)(de)極大(da)提高(gao)和(he)完(wan)(wan)善，人(ren)(ren)們不必(bi)對描述潔凈(jing)(jing)室氣流(liu)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)(de)控(kong)制方(fang)(fang)(fang)程進行(xing)過(guo)(guo)多的(de)(de)(de)(de)簡化而借助與計(ji)(ji)算(suan)機(ji)(ji)通過(guo)(guo)運用(yong)CFD方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)來(lai)(lai)得到潔凈(jing)(jing)環境(jing)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)(de)細節，它是(shi)一(yi)種(zhong)相對完(wan)(wan)善的(de)(de)(de)(de)確(que)定(ding)性(xing)(xing)數值方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)。潔凈(jing)(jing)環境(jing)模擬(ni)與預報(bao)(bao)的(de)(de)(de)(de)一(yi)般(ban)CFD過(guo)(guo)程可表示為圖3.在(zai)圖3所示的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程中，“試(shi)(shi)驗(yan)(yan)或經(jing)驗(yan)(yan)判定(ding)”環節在(zai)使用(yong)CFD方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)后(hou)僅需少量的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)工作，大(da)量的(de)(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)工作通過(guo)(guo)計(ji)(ji)算(suan)機(ji)(ji)來(lai)(lai)“虛擬(ni)”實(shi)現。
3、CFD軟件的一般結構與潔凈(jing)室(shi)氣(qi)流(liu)控制(zhi)方程
CFD軟件的(de)一(yi)般結構(gou)可表(biao)示如下：
對前處理(li)、求解器及后處理(li)等三大(da)模塊而言，有各自獨特的作用，分述如下：
在(zai)用(yong)CFD方(fang)法對(dui)潔(jie)凈(jing)室氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)流(liu)(liu)(liu)型(xing)及氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)組織型(xing)式(shi)進(jin)行模(mo)(mo)擬或(huo)仿真(zhen)時(shi)，選擇合適的控制(zhi)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)是最(zui)(zui)基本的問題之一。由(you)于我(wo)們在(zai)分(fen)(fen)析潔(jie)凈(jing)室凈(jing)化(hua)效(xiao)果(guo)時(shi)，必須了解顆粒物的時(shi)空變化(hua)規(gui)律，故(gu)一般(ban)情況(kuang)下宜將潔(jie)凈(jing)室氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)視為氣(qi)(qi)粒倆相流(liu)(liu)(liu)動(dong)。就室內潔(jie)凈(jing)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)而(er)言，其氣(qi)(qi)相流(liu)(liu)(liu)場(chang)可(ke)用(yong)搜κ-ε雙(shuang)方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)模(mo)(mo)型(xing)、DSM模(mo)(mo)型(xing)、ASM模(mo)(mo)型(xing)、κ方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)模(mo)(mo)型(xing)、零方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)模(mo)(mo)型(xing)等。對(dui)粒相而(er)言，應充分(fen)(fen)分(fen)(fen)析顆粒在(zai)流(liu)(liu)(liu)場(chang)中所受到的各種(zhong)外力的作(zuo)用(yong)，由(you)于空氣(qi)(qi)潔(jie)凈(jing)所研究(jiu)的顆粒尺度很小(xiao)，處(chu)于微米數量級，很容易隨(sui)氣(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)飄散，一個最(zui)(zui)簡(jian)單(dan)的假(jia)設即是對(dui)粒子(zi)運動(dong)采(cai)用(yong)多流(liu)(liu)(liu)體(ti)或(huo)隨(sui)機(ji)軌道模(mo)(mo)型(xing)等。對(dui)單(dan)流(liu)(liu)(liu)體(ti)模(mo)(mo)型(xing)，其粒子(zi)擴散方(fang)程(cheng)(cheng)(cheng)可(ke)如下描述(shu)：
該方(fang)程與(yu)氣相方(fang)程聯合(he)使用，可(ke)描述潔凈氣流的倆相狀態。
4、結束語
我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)從事潔(jie)(jie)凈(jing)環境模擬(ni)(ni)(ni)領域(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)CFD軟(ruan)件研(yan)(yan)究(jiu)才剛剛起(qi)步，目(mu)前(qian)(qian)(qian)(qian)只有(you)少數人們在(zai)(zai)從事這(zhe)方面(mian)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)，與國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)外(wai)先進水平(ping)(ping)相比(bi)還有(you)較(jiao)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)差距(ju)。國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)如(ru)清華大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)、天津大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)、哈(ha)爾濱建筑大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)、西安建筑科技(ji)大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)、同(tong)濟大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)以及(ji)湖南大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)等高校對(dui)(dui)通風空(kong)(kong)調工程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)調氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)組織(zhi)之CFD優(you)(you)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)均開展了(le)一些研(yan)(yan)究(jiu)工作，例如(ru)關(guan)于高大(da)(da)(da)(da)空(kong)(kong)間氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)組織(zhi)優(you)(you)化(hua)(hua)研(yan)(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)CFD軟(ruan)件可(ke)以很(hen)方便的(de)(de)(de)(de)移植(zhi)到(dao)亂(luan)流(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)凈(jing)室氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)工作中(zhong)(zhong)。但是(shi)對(dui)(dui)全面(mian)孔(kong)板(ban)送風的(de)(de)(de)(de)單(dan)(dan)向流(liu)(liu)(liu)(liu)潔(jie)(jie)凈(jing)室而(er)言(yan)，由(you)于孔(kong)板(ban)孔(kong)口(kou)園而(er)細，且(qie)(qie)(qie)其(qi)在(zai)(zai)孔(kong)板(ban)上分(fen)(fen)布較(jiao)密，對(dui)(dui)孔(kong)口(kou)近(jin)似模化(hua)(hua)及(ji)進行網路劃分(fen)(fen)時將會遇到(dao)很(hen)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)障礙(ai)，必須(xu)有(you)容量很(hen)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)高性(xing)能計算機(ji)才可(ke)克(ke)服這(zhe)中(zhong)(zhong)障礙(ai)，對(dui)(dui)這(zhe)種孔(kong)口(kou)密集分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)(de)孔(kong)板(ban)送分(fen)(fen)及(ji)相關(guan)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)CFD研(yan)(yan)究(jiu)，國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)似乎(hu)尚未(wei)開展起(qi)來；而(er)且(qie)(qie)(qie)現(xian)階(jie)段國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)對(dui)(dui)潔(jie)(jie)凈(jing)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)以單(dan)(dan)向流(liu)(liu)(liu)(liu)為主(zhu)(zhu)，幾乎(hu)還未(wei)把氣(qi)(qi)(qi)粒倆相流(liu)(liu)(liu)(liu)動的(de)(de)(de)(de)CFD理(li)論引入潔(jie)(jie)凈(jing)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)工作中(zhong)(zhong)。就潔(jie)(jie)凈(jing)室氣(qi)(qi)(qi)流(liu)(liu)(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)試驗研(yan)(yan)究(jiu)而(er)言(yan)，建研(yan)(yan)院空(kong)(kong)調所(suo)、同(tong)濟大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)及(ji)天津大(da)(da)(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)等單(dan)(dan)位開展較(jiao)多的(de)(de)(de)(de)工作，CFD仿真(zhen)技(ji)術(shu)(shu)與試驗手段是(shi)相互補充、相互印證(zheng)的(de)(de)(de)(de)，國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)的(de)(de)(de)(de)科研(yan)(yan)院所(suo)及(ji)企業應加(jia)強聯(lian)系(xi)與合作，以推(tui)進我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)潔(jie)(jie)凈(jing)技(ji)術(shu)(shu)水平(ping)(ping)。前(qian)(qian)(qian)(qian)面(mian)已經談(tan)到(dao)，CFD軟(ruan)件一般包括三部分(fen)(fen)，即前(qian)(qian)(qian)(qian)處理(li)，求解(jie)（核心）部分(fen)(fen)及(ji)后處理(li)（科學(xue)(xue)(xue)(xue)計算可(ke)視(shi)化(hua)(hua)）部分(fen)(fen)，從軟(ruan)件工程(cheng)的(de)(de)(de)(de)角度來看(kan)(kan)，求解(jie)的(de)(de)(de)(de)(核心計算)部分(fen)(fen)與國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)外(wai)先進水平(ping)(ping)差距(ju)不(bu)大(da)(da)(da)(da)，主(zhu)(zhu)要差距(ju)表現(xian)在(zai)(zai)前(qian)(qian)(qian)(qian)處理(li)即幾何造體(ti)與網絡自(zi)動生成技(ji)術(shu)(shu)、后處理(li)即科學(xue)(xue)(xue)(xue)計算可(ke)視(shi)化(hua)(hua)部分(fen)(fen)。目(mu)前(qian)(qian)(qian)(qian)在(zai)(zai)我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)已出現(xian)了(le)CFX和PHOENICS等流(liu)(liu)(liu)(liu)體(ti)模擬(ni)(ni)(ni)商業軟(ruan)件，他們可(ke)用于潔(jie)(jie)凈(jing)環境模擬(ni)(ni)(ni)問題中(zhong)(zhong)。從目(mu)前(qian)(qian)(qian)(qian)應用看(kan)(kan)，CFX系(xi)列存在(zai)(zai)一定優(you)(you)勢，其(qi)界面(mian)友好且(qie)(qie)(qie)功能強大(da)(da)(da)(da)，其(qi)軟(ruan)件結構見前(qian)(qian)(qian)(qian)述。從總體(ti)上來看(kan)(kan)，我國(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)潔(jie)(jie)凈(jing)環境工程(cheng)領域(yu)(yu)中(zhong)(zhong)開展CFD方面(mian)研(yan)(yan)究(jiu)尚有(you)大(da)(da)(da)(da)量工作要做。但是(shi)，由(you)于CFD技(ji)術(shu)(shu)本身固(gu)有(you)的(de)(de)(de)(de)有(you)點(dian)，其(qi)在(zai)(zai)潔(jie)(jie)凈(jing)室模擬(ni)(ni)(ni)與優(you)(you)化(hua)(hua)工程(cheng)中(zhong)(zhong)必將有(you)很(hen)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)應用前(qian)(qian)(qian)(qian)景。
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