为什么用CFD

CFD是一种模拟仿真技术，在暖通空调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。以预测室内空气分布为例，目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种：射流公式，Zonal model，CFD以及模型实验。
　　 由于建筑空间越来越向复杂化、多样化和大型化发展，实际空调通风房间的气流组织形式变化多样，而传统的射流理论分析方法采用的是基于某些标准或理想条件理论分析或试验得到的射流公式对空调送风口射流的轴心速度和温度、射流轨迹等进行预测，势必会带来较大的误差。并且，射流分析方法只能给出室内的一些集总参数性的信息，不能给出设计人员所需的详细资料，无法满足设计者详细了解室内空气分布情况的要求；Zonal model是将房间划分为一些有限的宏观区域，认为区域内的相关参数如温度、浓度相等，而区域间存在热质交换，通过建立质量和能量守恒方程并充分考虑了区域间压差和流动的关系来研究房间内的温度分布以及流动情况，因此模拟得到的实际上还只是一种相对 "精确"的集总结果，且在机械通风中的应用还存在较多问题；模型实验虽然能够得到设计人员所需要的各种数据，但需要较长的实验周期和昂贵的实验费用，搭建实验模型耗资很大，有文献指出单个实验通常耗资3000～20000美元，而对于不同的条件，可能还需要多个实验，耗资更多，周期也长达数月以上，难于在工程设计中广泛采用。
　　 另一方面，CFD具有成本低、速度快、资料完备且可模拟各种不同的工况等独特的优点，故其逐渐受到人们的青睐。由表1给出的四种室内空气分布预测方法的对比可见，就目前的三种理论预测室内空气分布的方法而言，CFD方法确实具有不可比拟的优点，且由于当前计算机技术的发展，CFD方法的计算周期和成本完全可以为工程应用所接受。尽管CFD方法还存在可靠性和对实际问题的可算性等问题，但这些问题已经逐步得到发展和解决。因此， 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。
　　 进一步而言，对于室外空气流动以及其它设备内的流体流动的模拟预测，一般只有模型实验或CFD方法适用。表1的比较同样表明了CFD方法比模型实验的优越性。故此，CFD方法可作为解决暖通空调工程的流动和传热传质问题的强有力工具而推广应用。

CFD在暖通中的应用及前景

一．暖通CFD适用范围
（一）基础研究
室内外空气流动的数值模拟。主要研究各种流体方程、边界条件、网格生成、误差分析等基础理论。
（二）应用研究
（1）自然通风的数值模拟：主要借助各种流动模型研究自然通风问题。
（2）置换通风的数值模拟：如地板置换通风、座椅送风等。
（3）高大空间的数值模拟：以体育场馆为主的高大空间的气流组织设计及其与空调负荷的关系研究。
（4）洁净室的数值模拟：对形式比较固定的洁净室空调气流组织形式进行数值模拟，指导工程设计。
（5）有害物散发的数值模拟：借助CFD研究室内有机散发污染物在室内的分布，研究室内IAQ问题；大气环境污染模拟。
（6）室外空气流动的大涡模拟：目前已经有很多建筑小区和自然通风模拟的实例。建筑外环境对建筑内部居住者的生活有着重要的影响，所谓的建筑小区二次风、小区热环境等问题日益受到人们的关注。采用CFD可以方便对建筑外环境进行模拟分析，从而设计出合理的建筑风环境。
（7）设备研究。如风机风管设计，冷箱，空调等。
（三）CFD在建筑设计中的应用
通过以上研究之后就可以指导建筑师进行以下的两项设计：
（1）建筑外环境的模拟设计
（2）建筑内环境的模拟设计
二．CFD的潜力与前景
使用CFD最大的意义就在于节省实验成本与预测结果。如果能够保证模拟的精度，就可以减少大量的实验，而且做一些现实中不可能完成，或是事先不能做的实验。
CFD已经发展了40多年，科研工作者为了上面目标做了大量的工作。涌现了一大批优秀的CFD软件。特别是目前流行的fluent、CFX、Phoenics、Star-cd等商业软件，她们已经可以很好解决各个行业的部分实际问题。而且因为这些软件公司十分重视与用户的沟通，所以更新的非常快。这使得普通工程师运用CFD软件解决工程问题已经成为现实。
但由于CFD极大的依赖于流体力学、传热学、数学和计算机科学的发展，因此要达到真正的实用还有很长的路要走。但也说明她有很大的潜力，有很多东西值得研究。
这就需要科研工作者与实用工作者通力合作，真正推动CFD的发展——特别是国内的CFD。

ANSYS CFX介绍

流体动力学分析技术的开拓者
CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公司为解决其在科技咨询服务中遇到的工业实际问题而开发，诞生在工业应用背景中的CFX一直将精确的计算结果、丰富的物理模型、强大的用户扩展性作为其发展的基本要求，并以其在这些方面的卓越成就，引领着CFD技术的不断发展。目前，CFX已经遍及航空航天、旋转机械、能源、石油化工、机械制造、汽车、生物技术、水处理、火灾安全、冶金、环保等领域，为其在全球6000多个用户解决了大量的实际问题。
　　回顾CFX发展的重要里程，总是伴随着她对革命性的CFD新技术的研发和应用。1995年，CFX收购了旋转机械领域著名的加拿大ASC公司，推出了专业的旋转机械设计与分析模块－CFX-Tascflow，CFX-Tascflow一直占据着90%以上的旋转机械CFD市场份额。同年，CFX成功突破了CFD领域的在算法上的又一大技术障碍，推出了全隐式多网格耦合算法，该算法以其稳健的收敛性能和优异的运算速度，成为CFD技术发展的重要里程碑。CFX一直和许多工业和大型研究项目保持着广泛的合作，这种合作确保了CFX能够紧密结合工业应用的需要，同时也使得CFX可以及时加入最先进的物理模型和数值算法。作为CFX的前处理器，ICEM CFD优质的网格技术进一步确保CFX的模拟结果精确而可靠。
　　2003年，CFX加入了全球最大的CAE仿真软件ANSYS的大家庭中。CFX的用户将会得到包括从固体力学、流体力学、传热学、电学、磁学等在内的多物理场及多场耦合整体解决方案。CFX将永远和我们的用户伙伴一起，用最先进的技术手段，不断揭开我们身边真实物理世界的神秘面纱。
一．CFX产品特点简介
　　CFX是全球第一个在复杂几何、网格、求解这三个CFD传统瓶径问题上均获得重大突破的商业CFD软件。借助于其独一无二的，有别于其它CFD软件的技术特点，CFX领导着新一代高性能CFD商业软件的整体发展趋势。
精确的数值方法
　　和大多数CFD软件不同的是，CFX采用了基于有限元的有限体积法，在保证了有限体积法的守恒特性的基础上，吸收了有限元法的数值精确性
基于有限元的有限体积法，对六面体网格单元采用24点插值，而单纯的有限体积法仅采用6点插值。
基于有限元的有限体积法，对四面体网格单元采用60点插值，而单纯的有限体积法仅采用4点插值。
CFX在湍流模型的应用上，也一直是业界领先的。除了常用的湍流模型外，CFX最先使用了大涡模拟（LES）和分离涡模拟（DES）等高级湍流模型。
快速稳健的求解技术
　　CFX是全球第一个发展和使用全隐式多网格耦合求解技术的商业化软件，这种革命性的求解技术克服了传统算法需要“假设压力项－求解－修正压力项”的反复迭代过程，而同时求解动量方程和连续性方程，加上其采用的多网格技术，CFX的计算速度和稳定性较传统方法提高了1~2个数量级，更重要的是，CFX的求解器获得了对并行计算最有利的几乎线形的“计算时间-网格数量”求解性能，这使工程技术人员第一次敢于计算大型工程的真实流动问题。CFX突出的并行功能还表现在它可以网络上UNIX、LINUX、WINDOWS平台之间随意并行。
丰富的物理模型
　　CFX的物理模型是建立在世界最大的科技工程企业AEA Technology 50余年科技工程实践经验基础之上，经过近30年的发展，CFX拥有包括流体流动、传热、辐射、多相流、化学反应、燃烧等问题的丰富的通用物理模型；还拥有诸如气蚀、凝固、沸腾、多孔介质、相间传质、非牛顿流、喷雾干燥、动静干涉、真实气体等大批复杂现象的实用模型 　　此外，CFX为用户提供了从方便易用的表达式语言（CEL）到功能强大的用户子程序的一系列不同层次的用户接口程序，允许用户加入自己的特殊物理模型。
旋转机械一体化解决方案
　　在旋转机械领域，CFX向用户提供从设计到CFD分析的一体化解决方案。提供了三个旋转机械设计分析的专用工具：BladeGen、TurboGrid、TASCFlow。
BladeGen是交互式涡轮机械叶片设计工具。用户通过修改元件库参数或完全依靠BladeGen中的工具设计各种旋转和静止叶片元件及新型叶片，对各种轴向流和径向流叶型，从CAD设计到CFD分析在数分钟即可完成。
　　TurboGrid为叶栅通道网格生成工具。她采用了创新性的网格模板技术，结合参数化能力，工程师不仅可以既快捷又简单地为绝大多数叶片类型生成高质量叶栅通道网格。所需用户提供的只是叶片数目、叶片及轮毂和外罩的外形数据文件。
　　TASCflow是全球公认最好的旋转机械工程CFD软件，由于特为旋转机械裁制的完整软件体系，以及在旋转机械行业十多年的专业经验，TASCflow被旋转机械领域90%以上的企业作为主要的气动/水动力学分析和设计工具，其中包括GE，Pratt & Whitney, Rolls Royce，Westing House，ABB，Siemens，CE，Voith Hycho等企业界巨擘。

Fluent简介

Fluent公司是享誉全球的CFD软件供应商和技术服务商。公司总部设在美国新汉普郡州（New Hampshire）的利巴嫩（Lebanon），下属机构遍及全球，在欧洲和亚太地区设有10个子公司和数十个代理机构。
　　1983年，美国的流体技术服务公司Creare公司的CFD软件部（Fluent公司的前身），推出了其第一个商用CFD软件包FLUENT。自FLUENT软件面世以来，以其丰富的物理模型、先进的数值方法及技术人员高质量的技术支持和服务，FLUENT软件很快成为CFD市场的领先者。1988年Fluent公司正式成立。1995年，Fluent公司并入了在数字和能源电子等领域具有主导地位的Aavid Thermal Technologies 公司。同年，Fluent公司收购了其最大的竞争对手FDI（Fluid Dynamics International）公司。FDI拥有著名的CFD软件FIDAP。1997年，以粘弹性和聚合物流动模拟方面为优势的Polyflow S.A.公司成为Fluent公司的一个子公司。上述兼并、联合进一步巩固了Fluent公司在CFD商用软件市场的领导地位。目前Fluent拥有全球商用CFD软件领域No.1的市场份额，其营业额以每年两位数的百分比速度递增。
　　Fluent公司的销售及技术服务网络遍及世界各地。公司的客户涉及航空航天、旋转机械、航海、石油化工、汽车、能源、计算机/电子、材料、冶金、生物、医药等领域。美国宇航局（NASA）、美国国防部（DOD）、美国能源部（DOE）以及ABB公司、西屋公司、波音公司、福特公司、三菱公司、IBM公司、杜邦公司等都是FLUENT软件的代表性用户。Fluent公司的软件系统对各公司相关领域的产品分析、生产和开发等环节提供了有力的支持。
　　Fluent公司在CFD技术和市场的领导地位主要得益于以下几个方面： <BR>
　　首先，公司拥有大批优秀的专业技术人才。在公司目前的600多名职员中，有450人拥有博士学位。 其次，Fluent公司凭借其强大的经济实力，斥巨资进行CFD前沿技术研究和产品开发。目前公司每年仅在技术开发方面的投资已超过了最大竞争对手的年总收入，从而保证为FLUENT软件提供远远超过竞争对手的网格技术、数值算法、物理模型和可视化等技术。
　　另外，公司与许多具有领先地位的硬件和软件厂商保持着密切的合作伙伴关系。如：Fluent与ICEM-CFD合作开发前置处理器;与Concepts NREC开发应用于旋转机械的专业模型；分别与ACERC和IFRF共同研究燃烧模型;与美国能源部（DOE）开发流化床模型;与Aspen联合开发过程工业的专业模型；与SGI合作开发可视化平台等；这些合作关系可以保证FLUENT软件及时地应用最新的研究成果。
Fluent公司在其发展历程中，始终领导着商用CFD软件的发展方向，不断推出面向客户工程需求的软件工具　　其产品作为世界公认的CAE工业标准，获得了包括ISO9001和Ticket等诸多权威质量认证。
Fluent公司的宗旨是为用户提供最优秀的CFD软件和技术服务，使用户更高效地解决复杂的流动问题，减少试验次数，节省产品开发费用，缩短产品设计周期，帮助用户增强产品的市场竞争力。
Fluent已经开发的产品如下：
　　FLUENT6.2---基于非结构化网格的通用CFD求解器
Fluent的软件设计基于CFD软件群的思想，从用户需求角度出发，针对各种复杂流动的物理现象，FLUENT软件采用不同的离散格式和数值方法，以期在特定的领域内使计算速度、稳定性和精度等方面达到最佳组合，从而高效率地解决各个领域的复杂流动计算问题。基于上述思想，Fluent开发了适用于各个领域的流动模拟软件，这些软件能够模拟流体流动、传热传质、化学反应和其它复杂的物理现象，软件之间采用了统一的网格生成技术及共同的图形界面，而各软件之间的区别仅在于应用的工业背景不同，因此大大方便了用户。
GAMBIT——专用的CFD前置处理器（几何/网格生成），FLUENT系列产品皆采用FLUENT公司自行研发的Gambit前处理软件来建立几何形状及生成网格，是一具有超强组合建构模型能力之前处理器，然后由Fluent进行求解
Fidap——基于有限元方法的通用CFD求解器，为一专门解决科学及工程上有关流体力学传质及传热等问题的分析软件，是全球第一套使用有限元法于CFD领域的软件，其应用的范围有一般流体的流场、自由表面的问题、紊流、非牛顿流流场、热传、化学反应等等。 FIDAP本身含有完整的前后处理系统及流场数值分析系统。 对问题整个研究的程序，数据输入与输出的协调及应用均极有效率。
Polyflow——针对粘弹性流动的专用CFD求解器，用有限元法仿真聚合物加工的CFD软件，主要应用于塑料射出成形机，挤型机和吹瓶机的模具设计。
Mixsim——针对搅拌混合问题的专用CFD软件，是一个专业化的前处理器，可建立搅拌槽及混合槽的几何模型，不需要一般计算流力软件的冗长学习过程。它的图形人机接口和组件数据库，让工程师直接设定或挑选搅拌槽大小、底部形状、折流板之配置，叶轮的型式等等。MixSim随即自动产生3维网络，并启动FLUENT做后续的模拟分析。
IcePak---专业的电子热分析软件。
Airpak---强大的通风系统分析软件。
QFin---专门针对散热器优化和设计的CFD软件。
FloWizard---针对设计工程师使用的通用CFD求解器。

Phoneics简介
一．PHOENICS介绍
　　PHOENICS软件是世界上第一套计算流体与计算传热学商用软件，它是Parabolic Hyperbolic Or Elliptic Numerical Integration Code Series 几个字母的缩写，这意味着只要有流动和传热都可以使用PHOENICS程序来模拟计算。除了通用计算流体/计算传热学软件应该拥有的功能外PHOENICS软件有自己独特的功能：
1、开放性：PHOENICS最大限度地向用户开放了程序，用户可以根据需要任意修改添加用户程序、用户模型。PLANT及INFORM功能的引入使用户不再需要编写FORTRAN源程序，GROUND程序功能使用户修改添加模型更加任意、方便。
2、CAD接口：PHOENICS可以读入任何CAD软件的图形文件。
3、MOVOBJ：运动物体功能可以定义物体运动，避免了使用相对运动方法的局限性。
4、大量的模型选择：20多种湍流模型，多种多相流模型，多流体模型，燃烧模型，辐射模型。
5、提供了欧拉算法也提供了基于粒子运动轨迹的拉格朗日算法。
6、计算流动与传热时能同时计算浸入流体中的固体的机械和热应力。
7、VR（虚拟现实）用户界面引入了一种崭新的CFD建模思路。
8、PARSOL（CUT CELL) ：部分固体处理。
9、软件自带1000多个例题，附有完整的可读可改的原始输入文件。
10、PHOENICS专用模块
二．后处理软件TECPLOT介绍
　　TECPLOT is built by engineers for engineers Tecplot是绘图和数据分析的通用软件，对于进行数值模拟、数据分析和测试是理想的工具。作为功能强大的数据显示工具，Tecplot通过绘制XY，2-D和3-D数据图以显示工程和科学数据。
它主要有以下功能：
1、可直接读入常见的网格、CAD图形及CFD软件（PHOENICS、FLUENT、STAR-CD)生成的文件。
2、能直接导入CGNS、DXF、EXCEL、GRIDGEN、PLOT3D格式的文件。
3、能导出的文件格式包括了BMP、AVI、FLASH、JPEG、WINDOWS等常用格式。
4、能直接将结果在互联网上发布，利用FTP或HTTP对文件进行修改、编辑等操作。也可以直接打印图形，并在MICROSOFT OFFICE上复制和粘贴。
5、可在WINDOWS 9x\Me\NT\2000\XP和UNIX操作系统上运行，文件能在不同的操作平台上相互交换。
6、利用鼠标直接点击即可知道流场中任一点的数值，能随意增加和删除指定的等值线（面）。
7、ADK功能使用户可以利用FORTRAN、C、C++等语言开发特殊功能。
随着功能的扩展和完善，在工程和科学研究中Tecplot 的应用日益广泛，用户遍及航空航天、国防、汽车、石油等工业以及流体力学、传热学、地球科学等科研机构。

感谢楼主的介绍，请问在汽车空调的设计上，应用哪个CFD软件更好些

hao ,jiu shi mei you jiao cheng

汽车空调应该用FLUENT吧

我们部门搞仿真分析的都是用FLUENT!

vovo xie谢谢！！