CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用

C F D 技术在暖通空调制冷工程中的应用

袁照清

江苏新奥能源科技有限公司 210000

摘要: 近年来，我国加快了社会主义现代化建设的全面建设，促进了经济建设和科技进步的快速发展。因此，计算机技术和软件在暖通空调领域的发展取得了一定的进展。传统的暖通空调技术具有一定的局限性和特点。一般来说，我国暖通空调存在着一些问题，经常出现制冷方式向制冷系统转变的现象。同时，施工不当也严重影响了空调的整体功能。为了有效解决暖通空调问题，制造商采用了新的CFD技术，主要解决暖通空调不足的问题。本文简要分析了现代CFD技术的基本原理和主要功能，揭示了CFD技术在暖通空调建设中的应用，从整体上提高了我国的空调性能，促进了中国社会的快速有效发展。 关键词:CFD技术；暖通空调；节能

引言:暖通空调制冷工程所涉及到的知识比较复杂,在实际运用过程中,如能够更好结合计算机技术并完成建模,计算以及控制等工作,能够给暖通空调的制冷工程带来更多的帮助,让暖通空调在实际应用的过程中更加稳定,高率。尤其是使用计算机来进行CFD的应用,能够很好的为暖通空调制冷工程进行建模,进行数学计算,使其制冷效率更高,在应用的过程中更加舒适。

一、暖通空调制冷工程中CFD技术应用范围

(一)建筑外部周围环境分析

建筑物内暖通空调的通风效果,在较大程度上决定了建筑物周围的外部环境。建筑区域内二次风的热效果分析具有很大的实时性,而通过CFD技术,能够真实模拟建筑周边的热空气流,从而可以更加优化建筑的热冷却效果,进而极大地提高了建筑整体热空调的通风效果,也极大地提升了用户的舒适感与满意。

(二)建筑内部空气质量研究

CFD技术在暖通空调中的另一种应用是建筑空气质量评估技术,在建筑空气质量评估中,重点考察建筑室内外气温、相对湿度、风速、污染水平等参数,进而优选建筑设计参数,以实现室内空气温湿度平衡良好,从而优化建筑空气质量,提高通风效率。

(三)空调房间通风空气流组织设计

空调房间通风气体结构的优化可以优化气流模型,利用CFD技术可以准确模拟热空气通风结构中的气流分析。该技术还可以监控可能影响整体通风效果的初始和边界条件,从而能够准确调节通风结构内的气体分配,从而优化整体通风结构,并优化最终的通气效果,保证空气的加热和冷却。

(四)建筑设备性能优化设计

一般来说,建筑设备的优化与大量的设备与暖通空调、空调和制冷燃气建设有关,包括空调、冷冻机、风扇等,设备的质量直接影响流体的流动性。因此,CFD技术可用于模拟设备中的流体流动状态,在研究和分析设备性能的基础上优化其性能,降低施工能耗,节约设备运行过程成本。

二、CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用

（一）建模问题

为更好应用CFD技术,为暖通空调制冷工程实现进一步发展,要对CFD技术在暖风空调制冷工程当中的具体应用步骤及一些关键点进行分析,这样才能够在此基础上进行创新。首先对于CFD技术而言,建模是一个很关键的问题,对暖通空调的工作而言,建立一个准确模型,是实现进一步控制以及调节的重要基础。建模的方法有很多,总的来看是通过离线建模的方式,以实现应对更加复杂的场景。在大多数暖通空调制冷方式工程中,使用计算机来进行CFD的建模是较常见快速的手段。对于暖通空调而言,在应用过程中场景大多是较固定的,由于外界环境的变化不大,离线建模所实现的数学模型基本上是可满足需求的。首先在建立模型过程中要对参数进行测量,对周围环境进行感知,以此来建立一个数学模型,这样准确的数学模型无论是对于控制通信,还是对CFD技术的具体应用,参数调节等等,都是有着很多的帮助的。建立好一个精确的数学模型,这样在应用的过程中,才能够帮助暖通空调制冷工程的项目更好的推进。准确的数学建模并不容易,在应用的过程中固然准确,但是很容易耗费大量的时间,对于一些非线性化方程的处理也是较麻烦的。在智能化的时代,通过人工智能的方法,利用神经网络,深度学习等等方式,通过大量的数据进行训练,来建立一个模型,这也是暖通空调制冷工程的未来一个发展方向。但这样的模型存在着一定不确定性以及随机性,对于暖通空调工程本身而言,还是存在着一定的影响的。在未来发展的过程中,获取大量的数据进行训练,增强模型稳定性以及其高效率的处理能力,是非常必要的。

（二）数值计算速率与准确性问题

在暖通空调的工程项目当中,利用CFD技术进行准确的控制以及调节,根本方法在于如何测量,如何感知,通过数据来进行不断的计算。暖通空调的制冷工程在应用CFD技术之后,优化的准确性,优化的速率等等成为其数值计算当中的核心问题。优化问题有各种各样的方法,在进行数学计算过程中,可采用二次规划的方法,也可用模拟算法等等。这样的数据优化算法,在实际应用过程中,往往能够更快找到最优解,这样对于相关参数进行调节,能够为暖通空调的制冷项目带来更多的帮助。但这些算法往往面临着一些局部最优的问题,在应用的过程中容易使得体调节不够准确,尤其是在制冷过程当中不能够达到实际效果,还需要进一步的进行解决。数值优化,要进一步改进,但如一味的追求全局最优点,很有可能导致其计算速率比较低,在进行计算的时候,还要考虑到效率问题。效率和最优解两者间进行协调,这样才是CFD技术在暖通空调制冷工程当中应用的一个重点方向,为暖通空调带来更多帮助。

（三）可视化处理问题

在CFD技术实际应用的过程中,大量的数字或者是相应的数学公式往往难以让人理解,在实际应用的过程中还会给技术人员带来一定的困难，因此CFD技术在计算机上可视化处理显得尤为重要。通过动态的图形或者是曲线,这样能够更加直观的让人感受到数据的变化,在暖通空调进行调节控制的过程中才能够更加顺利。在可视化处理的过程中,要使用专业的软件来进行分析,这样能够让数据得到更好的分析。当然进行可视化处理之后,还有专业的人员对其进行参数调节,对其进行可视化的优化以及后续的操作等等,才能够保证暖通空调的制冷功能得到很好的调节。

（四）处理可视化结果的方式

离散方程以及空间流体数值计算工作,都需要利用CFD的模拟技术与作用。计算完成后的结果在呈现时会以多种形式进行,最为普遍的就是节点数值。节点数值无法将工作效果直观的展示给工作人员,在一定程度上增加工作人员的工作难度与工作任务量，导致所求结果数据的分析受到多种制约。利用CFD技术可视化处理计算结果,是改善上述问题的重要条件。在处理时需要利用各种软件,着重突出计算机图形软件的作用与价值，工作人员可借助CFD计算机图形软件所呈现出的静态图像进行直观观察,并在分析其数据的基础上理解空间流体状况。空间流体问题始终是暖通空调在制冷过程中面临的重点与难点,CFD技术以及软件的大面积使用是改善该问题的有效方式。在模拟室内空气流体的同时制定恰当方案,并利用准确分析室内空气流体的方式改善制冷效果,真正优化暖通空调整体性能与质量。

（五）完善空调制冷设备

(五)完善空调制冷设备

在空调制冷系统的运行的过程中,系统的控制将直接影响设备的性能和制冷设备的效果。因此,制冷设备是该系统的主要组成部分之一,设备的运行效率直接关系到设备的性能。一般情况下,在加热设备的运行过程中,相关设备必须按照行业的标准运行,包括风扇和空调。CFD技术的使用合理地解析了空气流体动力学问题,为系统设备的改善与优化进行了合理的性能决策,并能够有效地改善中央空调系统冷却装置的效能。因此,若要改造风机装置,就必须通过AutoCAD软件描绘风机设备,通过CFD技术创建模型,以及通过移动CFD技术显示与网格制图有关的新功能。以大大提高系统工作效率,并减少了工作时间消耗。该任务有效地划分为不同的系统模块,缩短了计算过程,降低了计算难度。数学模型计算完成后,能够有效判断风机的安装情况,根据具体分析结果对设备状况进行综合分析,及时发现问题和不足,以利于实际设计的优化和改进,实现风机的有效改进,提高冷却系统的效率。

（六）优化系统气体流通

在建筑工程优化过程中，暖通空调制冷系统应优化气流状态，调整气流状态，实现最佳室内温度和环境质量，有效提高空调热管的制冷效果。利用CFD技术实现了热制冷系统的气体输送效率，并对CFD技术实施过程中的流量分布进行计算和预测，深入分析建筑工程的内部环境，深入研究影响火灾报警调整的因素，分析边界条件的干扰因素，对计算结果进行了全面的计算和分析，得出了有效的解决方案，这关系到热空调系统制冷系统的运行，有利于提高制冷制冷效率。除此以外环境监测可以通过CFD技术进行，也可以通过CFD技术测量室内空气状况。根据试验结果，实现空调设计的优化，提高了制冷效率和热流空调系统的运行效率。

(七)问题分析和前处理

首先,明确具体的模型对象,合理的物理问题,选择合理的模型方式。确定了模拟目标后,减压、质量流量和阻力的后果是什么?怎样使用这些结果?要求怎样的建模精度?以及需要多久才可以得出结论?然后决定建模计算区域的范围,当决定计算场的范围时,分析边界条件信息的可用性、这些类型的边界条件与这些信息的兼容性,在有合理数据的情况下确定计算场的边界,以及简化为二维或轴对称的可能性。然后,根据几何复杂度和流动特性选择网格单元类型。对于简单的几何体,通常是正方形、六角形进行精密的设计。

结论：随着暖通空调系统建设的科技进步和新技术的不断引进，需要在暖通空调和制冷设备的建设中采用CFD技术。暖通空调是一种中央空调，与传统空调相比，它不仅可以调节室内气温，还可以处理和净化室内空气。CFD技术是一种低成本、快速、信息化的新技术，能够通过在整体设计过程中提高空调制冷设备的性能和效率，实现空调系统的整体优化。

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