2020年全国共报告各类职业病17 064例，其中职业性传染病488例，职业性化学中毒486例，职业性尘肺病14 367例^[1]。《中华人民共和国职业病防治法》等多部法律法规明确规定，超出国家标准限值的职业病危害因素应实施治理，并且完善相应的防护设施^[2]。计算流体力学（CFD）以计算机为工具，利用不同的数学方法解决各类工程问题^[3,4]。在卫生工程领域，可利用CFD技术通过精准的三维建模、网格划分和数学模型模拟职业病危害因素的扩散、运输过程和分布特征。将不同的计算结果通过后处理软件进行可视化处理，以图形、动画的形式直观地表示出来，以便设计人员和研究人员分析比较，并确定理想的解决方案^[5,6,7]。因此，为保障劳动者健康，对职业危害超标场所实施专项治理，应充分利用现代科学技术，形成一套快速有效的职业病防护及治理方案。

工业厂房内的空气质量问题成为世界上许多国家关注的问题，空气质量的好坏不仅会影响劳动者的健康舒适程度，而且会降低劳动效率，严重时甚至使工人出现病态反应^[8]。造成工业厂房内环境污染最根本的原因是污染源，其向环境中排放尘毒等职业病危害因素。工业企业生产任务的不同决定了工艺流程和工艺性质的不同，在产品制造过程中产生的尘毒等危害因素种类繁多，其扩散规律及理化性质也千差万别。生产过程中产生尘毒的种类及形式复杂多变，周围气流的紊流程度、湿度、温度以及危害因素自身的浓度、密度对其扩散形式和距离远近有着重要的影响^[9]。目前，作业场所尘毒的产生及扩散稀释特性是其研究重点所在，众多学者使用CFD技术对此展开了研究。

工业厂房内空气中的职业病危害污染物主要分为三类：化学物质、粉尘和生物因素。化学物质主要包括有机挥发物、氮氧化物、氟化氢、甲醛等；粉尘主要包括空气中的各种颗粒物；生物因素主要包括各种病毒、真菌、细菌等。Hu等^[10]采用CFD-DPM方法研究了不同通风速度下煤矿巷道的气流流动和粉尘污染行为，结果表明，从掘进面到掘进巷道的出口，气流场可分为四个区，分别为气流快速区、混沌的无序区、回流区和稳定区。张伟博^[11]对某机械加工厂房内粉尘的浓度及扩散规律进行分析，结果发现距离工作面区域越近粉尘浓度越高，并通过现场实测对模拟结果进行了验证。Siddiqui等^[12]对工业室内环境中意外释放出持续、少量、未检出的氯气进行数值模拟，结果表明，较浓的氯气像液体一样散布并沿地板流动，同时它在远离地面的一点上的浓度缓慢增加，表明随着致密气体的扩散，分层效应和稀释效应同时存在。陈义胜等^[13]通过对某工业园区特定条件下的大气环境进行模拟计算，结果表明，风速是影响大气污染物浓度分布的主要因素，风速越大、大气环境中的污染物浓度越小。Lim等^[14]通过对某医院感染病房气流组织进行模拟研究，结果表明，供气和排气之间的不平衡会导致房间内产生静压，从而导致室内空气传播到其他空间。在此过程中，感染者通过呼吸带出的病毒颗粒会传播到空气中。李梦雪等^[15]采用数值模拟手段分析不同季节呼吸科诊室患者说话所产生的微生物污染物的运动分布特性，结果表明，随着季节的变化，微生物在诊室空间内分布方式也存在很大的差别。

粉尘的扩散行为非常复杂，影响因素的随机性和参数的不确定性可能使模拟得到的结论与实际情况有一定的差距。另外，在模拟过程中一定程度上简化了车间结构和生产设备，尚未考虑到环境温度和湿度可能引起的差异。

在工业生产中的许多工艺过程，如冶金工业的冶炼、轧制，机械工业的铸造、锻压等会向作业场所散发大量的热量。厂房内浸泡、蒸煮设备等会向作业场所散发大量的水蒸气^[16]。热量和水蒸气与作业场所环境的温度和湿度直接相关，进而影响到作业人员的舒适感及工作效率。同时，过多的热量和水蒸气对生产也有影响，温度高、湿度大在一定程度上也会影响产品质量和机器的使用寿命，如产品的干燥程度，金属表面的锈蚀等。目前通过通风技术排出生产过程中产生的热量和水蒸气是降低作业环境中温度和湿度的重要手段之一，众多学者使用CFD技术对此展开了研究。

Zhang和Siyuan^[17]研究了夏季太阳辐射强度最大时和没有太阳辐射的成都教学楼的热舒适性，结果发现有太阳辐射强度教室的温度要高于无阳光辐射的教室，两者相差约4 ℃。Myhren和Holmberg^[18]对不同的供暖系统如何影响办公室内气候进行研究，结果表明，低温供暖系统相对于高温散热器系统更适于改善室内气候，降低室内空气的流动速度，温差更小。彭精立^[19]通过现场实验及数值模拟方法对厦门某制衣车间的温湿度场展开研究，经对比发现湿度场的相对误差为4.9%，温度场的相对误差为0.57%，说明车间的温度和湿度分布情况可以在一定程度上通过CFD模拟。王汉青^[20]通过FLUENT数值模拟软件对某作业场所不同通风方式下的热分层现象进行研究，掌握了其基本规律，并提出了避免热分层的判断公式。Du等^[21]利用CFD-BES协同仿真技术对上海某办公楼室内温度场进行模拟，结果表明，将温度传感器布置在靠近回风口的位置并不是最合理的布置方式。考虑能耗和PMV的影响，并结合室内温度场的模拟结果，优化设计了办公室内温度传感器的位置。Zhang和Chang^[22]对温室内自然通风条件下的温湿度场进行了非稳态三维数值模拟。模拟结果与试验值吻合较好，拟合度分别为99.8%和99.7%。该模型可靠性高，可作为温室环境预测与控制的依据。Zhang等^[23]利用FLUENT研究了不同送风温度下三种通风系统（置换通风系统、层式通风系统、地板送风）对人体热舒适性的影响，结果表明供气温度为18 ℃时选择地板送风通风系统可获得最佳的人体热舒适度，供气温度为19 ℃、20 ℃和24 ℃的情况下使用置换通风系统，送风温度为21、22和23 ℃时选择层式通风系统。

CFD技术模拟作业场所温湿度场具有可行性，但在模拟过程中对于湿度场与温度场耦合关系未予充分考虑，温室真实环境也不能被模拟结果真实反映。而且目前大部分热舒适理论均是基于均匀稳定环境下建立的，且多研究环境整体影响，对于常见的自然条件太阳辐射对室内热环境的影响研究较少。

在强噪声环境中的作业人员，听力系统会受到不同程度的伤害，甚至会出现耳聋症状。据相关研究表明，在强噪声环境中工作的员工其工作效率远低于正常环境下工作的员工。高强度的噪声不仅会使得设备的灵敏度降低，甚至会干扰到工厂仪器设备的正常操作^[24]。声场是流场的一种特殊形态，因此流体诱发声音的波动方程可以深入研究作业场所的气动噪声。流体力学的控制方程反应了牛顿黏性流体的普遍规律，不仅描述了流体的稳定流动和非稳定流动，也描述了流体的一般流动和流体的波动，所以由流体本身诱发声音更加离不开流体动力学基本方程的限制。FLUENT数值模拟软件可以计算流体流动的连续性方程，而其中的纳维-斯托克斯方程又包含有噪声的声学波动方程，因此FLUNENT的湍流模型可以用来求解噪声的产生和传播过程^[25]。

陈晓林^[26]通过FLUENT数值模拟软件中的CAA模块进行空调室内机的噪声模拟，并且证明了模型的适用性。并将不同间距叶轮下的噪声进行对比，通过数据分析表明室内机的噪声可以通过改变叶轮间距来改善。刘敏等^[27]利用FLUENT软件中不同数学模型模拟了三种不同叶片间距下的流场，比较不同叶片间距下噪声的频谱分布，结果表明，不等距叶轮更有利于降低空调噪声。Perot等^[28]采用格子玻尔兹曼方法对室内通风系统拐弯处的风道进行可压缩的CFD/CAA瞬态数值模拟，结果表明对于低马赫数模型可以忽略系统的湍流边界噪声，并不会对辐射噪声造成影响。Ma等^[29]通过将CFD技术与边界元法（BEM）相结合，准确地预测到了螺旋桨的气动噪声。与风洞实验比较，气动性能计算结果较为理想，气动噪声仿真与实验结果吻合较好。Chen等^[30]将CFD和间接边界元法（IBEM）相结合，提出了一种预测压气机气动噪声的新方法，并且对压气机辐射噪声场进行了数值模拟，验证了其可行性，结果表明耦合方法在涡轮增压器噪声预测中更为有效和准确。Jung等^[31]对包括风道和鼓风机在内的暖通空调系统，采用格子玻尔兹曼方法进行了直接声学分析。对比仿真结果和试验结果，表明该方法能够较好地检测暖通空调系统特定频率的噪声源。对风机单元的结构进行了改进，降低了特定频率下的噪声值。表明格子玻尔兹曼方法在噪声预测中的适用性。樊枫等^[32]通过CFD技术建立了高精度直升机旋翼/机身声散射计算模型。基于此模型计算了机身/机身以及尾桨/机翼的噪声散射效应，结果表明间距越小声散射效应越明显。

CFD技术在气动噪声研究方面取得了一定的进展，但是计算气动声学的应用也伴随着许多值得进一步研究的问题。声音在产生和传播过程中湍流尺度和时间尺度是不断改变的，而且声压的变化也使利用这种方法获得声音的频率和振幅范围受到了制约（时间步长的设置和网格的求解），有很多实际工程问题的解决尚不能采用这种方法。

目前，通过CFD技术研究生产过程中职业性危害因素的分布规律、指导职业病危害防治方案制定取得了一定的进展，但受限于模型和实验条件的真实性，这些研究在揭示作业场所危害因素对人体健康影响方面的意义有限。因此，在职业危害治理领域未来还应进行以下几方面研究：（1）大部分的数值模拟在模拟过程中对非常复杂的过程进行了理想化假设，一些参数的选取也是根据经验所得，有待于进一步考证。之后研究的重点应放在建立一系列标准的仿真和实验模型，对各参数及模拟条件进一步精化。最佳湍流模型的选择、有效边界的设定条件以及模拟对象的简化、计算域的划分，这些方面存在的问题还有待研究和解决，如何缩短模拟的结果与实测值，也还需要研究人员不断地进行探索和完善。（2）不同颗粒物因化学成分的不同对作业人员健康的影响差别较大。作业场所颗粒物运动过程中，不同的成分颗粒物可能发生化学反应，或其中的半挥发性物质可能会部分挥发掉，产生对人体更大的危害。进一步研究这一问题有助于认识颗粒物浓度的变化过程、对人体健康影响的致病机制。（3）通过CFD技术研究温湿环境对人体健康影响的文献中很少考虑温度场和湿度场的耦合关系，也未充分考虑太阳辐射这一重要的热源。在气动噪声研究方面，目前很多的实际工程问题在使用CFD技术解决时仍有一定的局限性。因此进一步完善CFD技术中温湿场模型及气动噪声模型。