郑亚雷
美的暖通设备有限公司 528300
摘要：当前我国工业领域正处于现代化、科技化的发展趋势中，如石油化工、航空航天等领域，其均是我国工业领域重点发展内容。流体机械是众多工业领域中的关键技术。流体机械相关设计应用中，离不开CFD技术，其与流体机械的发展息息相关，在CFD技术帮助下，使得流体机械得到了更为广泛的应用。随着工业现代化的发展，CFD技术也有更大的研究进展，给流体机械的设计及应用提供了重要支撑，本文中笔者对流体机械中CFD技术的应用进展及发展趋势进行了深入分析。
关键词：流体机械；CFD技术；应用；趋势；
伴随着我国工业领域的不断进步，许多工业领域的行业越来越离不开流体机械的应用，而CFD技术能够在我国工业化领域中得到很好的开发与因共用，并且，CFD技术在人们的日常生活中也运用到很多的设备中，比如压缩机、水泵、暖通空调等等，我国现代化工业领域的发展离不开CFD技术支撑。
一、CFD技术的概述
CFD技术在工业领域中处于非常重要的地位，其主要是用来计算流体动力学，是流体动力学领域中不可或缺的一部分。目前我国的工业领域中还没有任何一项技术能够替代CFD技术，CFD技术是流体力学分析中比较依赖的工具，目前在流体动力学发展过程中存在比较多的难题， CFD技术可以将计算机与数学计算结合起来，解决相关难题[1]。在具体的分析中，任何运动出现的流体都要遵循一定的规律，而研究人员在进行流体力学的研究时，也应该遵循相应的规律。流体运动非常容易受到外界因素的影响，并且产生一些相对的变化，而CFD技术的应用，将会直接解决流体力学受外界因素的干扰。
二、CFD技术的具体应用
（一）CFD在水泵设计中应用
相关调查结果显示，在流体机械领域中CFD技术得到广泛的应用，其中水泵就是一个典型的代表，水泵作为一种比较普通的流体机械，使CFD技术可以得到很好的应用。水泵的主要作用就是作为水的运载工具，进行传输。在水泵设计和分析过程中，CFD技术的应用软件有很多种，FLUENT就是其中比较常见的一种应用软件，一般情况下只要涉及到CFD技术都可以使用FLUENT软件，其主要作用就是使物理模型更加的具体和准确。同时FLUENT的后处理能力也比较强，在水泵的设计中运用FLUENT可以加强水泵的稳定性和可靠性。
在进行水泵的设计时，运用FLUENT软件可以很好的发挥其作用，使水泵的物理构建模型更加的完善。在设计人员对水泵进行设计时，可以将提前计算好的数据加载到FLUENT软件中，然后对其进行分析，构建出完整的模型，最后在进行简易化处理，只有简易化之后的模型才能被应用于后续的网格设置中。在模型建立好初始模型之后，要根据其构造以及水泵的数据进行数学计算。这时候就要运用到FLUENT软件中求解器来进行计算。三维求解器中有较多的计算模型，应该从中挑选出适合水泵的，在进行数学计算。在计算结束后，要进行喷水实验，由于静子和转子在工作中的运动情况不容易进行分析，所以需要采用混合面[2]。
此外，由于流体运动非常容易受到外界因素的影响，所以在进行实验时，应该采取相应的措施，比如创建环境条件，如果盲目的在外界进行实验，将会大大影响最终的实验结果。除了外界因素还有一个需要考虑到的问题就是进口压力。当以上条件全部满足以后，就可以使用FLUENT软件完成最后的操作，把最接近真实的喷射泵模拟图绘制出来。
（二）CFD在压缩机中的应用
压缩机主要运用于气体的运输，压力的提升上，压缩机也是属于流体机械的一种，建立模型和数值计算是压缩机设计的主要过程。所以CFD技术也可以应用到压缩机上，首先需要在设定压缩机的活塞以及缸壁。如果没有其他情况，曲柄角度要设置为一百八十度。活塞由下而上进行运动导致缸壁内的气体被压缩，当曲柄角度旋转两圈或者压缩至一定程度后，将会回归原点。
CFD技术中Gambit也是一种比较常用的技术软件，而Gambit也是压缩机模型所要使用的主要软件。和水泵的原理相同，在使用Gambit软件进行模型构造后也要进行简易化处理。而不同的是压缩机的模型在进行简易化的过程中，需要严格遵循Gambit里的规定，以便后续的网格设置。
压缩机的模型在Gambit软件中进行构建以后，就要运用数学计算对其进行数据分析了。而数学计算则是运用FLUENT软件，为什么最后要进行数学计算，是为了使压缩机的模型更加的准确可靠。
三、CFD技术的发展趋势
1.想要优化设计计算系统，可以从的数学模拟与流体机械的设计中入手，使两者有效的结合。
2.目前CFD技术还存在较多局限性，其中之一是比较依赖于网格技术，网格生成的速度和网格质量对于CFD分析影响较大，虽然我国在该技术上的发展趋势比较好，并且该项技术已经略显成熟，但是未来的发展还是有待提高。另一方面无网格技术也处于快速发展阶段；
3.CFD并行云计算：目前并行云计算在CFD技术中得到很好的应用，能够大大提高CFD的计算效率，但是目前云计算的技术还不成熟，希望研究人员可以更好的进行开发。
4.非定常计算：CFD发展初期，受制于计算机运算能力，通常运用稳态计算，计算精度较低，与实际流动状态有一定偏差；当前计算机计算能力已得到飞速提升，使得大涡模拟LES和直接数值计算DNS等非定常计算变为可能，CFD的发展趋势之一就是更加趋于真实流动状态模拟的非稳态计算。
5.我国CFD技术还是存在一些缺陷，可以引进国外技术，从国外技术中借鉴以及吸取经验，在计算机方面提高CFD技术的准确性及可靠性[3]。目前CFD技术中的精确性评估还是需要解决的一个问题，未来工业领域的发展离不开CFD技术，所以提高CFD技术的精确性是目前研究人员的主要研究方向。
结束语
总而言之，CFD作为目前我国工业领域不可缺少的一项技术，我国研究人员应该加强对CFD技术的开发，把提高准确性和精确度作为首要的发展方向，进而推进我国工业领域的全面进步。未来流体机械的运用将会越来越多，而CFD技术更是重中之重，希望政府研发部门能够提高这方面的重视，使CFD技术的应用更加广泛。
参考文献
[1]马斐. CFD方法在流体机械设计中的应用[J]. 机械管理开发,2020,35(11):291-292.
[2]张明慧. CFD方法在流体机械设计中的运用分析[J]. 山东工业技术,2017(01):109.
[3]蔡洪彬,张士锋,肖建国. 基于CFD的旋转流体机械叶轮设计研究[J]. 福建农机,2017(03):16-18.
作者简介：郑亚雷（1990年2月）男；籍贯：河南省南阳市；学历 ：硕士研究生；研究方向：流体机械及应用。