剖析暖通空调制冷工程中CFD技术的引入

剖析暖通空调制冷工程中CFD技术的引入

邓海东

美的饮水机制造有限公司   528311

摘要：CFD技术即计算机流体动力学，其功能主要是可以对流动的流体数据进行捕捉，并建立数据模型，对其进行空间模拟分析，最后通过图像的形式进行显示，供对其进行分析。CFD模拟设备具有操作简单，价格低廉，数值计算不受外界空间的限制、模拟各种工况等特点。基于此，本文主要探究了暖通空调制冷工程中CFD技术的引入，以供参考。

关键词：暖通空调；制冷工程；CFD技术；引入

引言：CFD技术是计算流体动力学，作为工程流体技术，在暖通空调制冷工程中发挥着重要作用，使得暖通空调运行中有了较高的制冷水平。采用CFD技术，不仅空调的设计效果有所改善，而且暖通空调制冷系统有了更高的实际应用价值。

一、CFD技术的概述

CFD技术是一种成本较低、速度快以及资料完备的暖通技术通过实现对整体设计过程中性能的提升改善空调制冷效果不强问题，从而保障整体空调系统的最优化模式。作为一种应用频率比较高的工程流体技术，CFD技术近些年来的发展步伐较为快速，应用的范围也越趋广泛，特别是在暖通空调制冷工程中的应用，促进了暖通空调制冷技术水平的不断提升。通过CFD技术的有效应用，暖通空调制冷工程的设计效果得到了明显改善，极大地增强了暖通空调的制冷效果，提高了暖通空调制冷系统的应用价值。

CFD技术是计算流体动力学的英文简称，该技术是建立在计算机技术基础上的一种数学模型，是具有资料完善、速度快以及成本低等特点的暖通技术。CFD技术在应用过程中，采用数值求解对流体流动的微分方程进行有效控制，以此获得流体流动时的流场在某个连续区域内的离散分布情况，从而对流体流动的情况进行模拟试验。

二、CFD技术所具备的特点

CFD技术的应用中，就是应用计算机技术构建数学模型。在实际应用中，通过运行数学模式进行计算，不仅计算的过程简化了，计算的速度也会加快，计算的时间效率得以提高，工程效率也得以提升。

将CFD技术应用暖通空调的安装中，可以应用CFD技术将暖通空调工程划分为不同的模块，每个模块都有专人承担责任，做到分工明确，责任落实到人头。比如，在叶轮机械模块的设计中，可以应用计算机软件将模块自动生成，将参数输入进去，就可以生成模型。模型为3D模式，具有很高的立体效果，还具有良好的透视效果。如果模型不符合要求，还可以根据需要做出调整，之后自动生成模型。

三、暖通空调制冷工程中CFD技术的引入

1、建立模型

CFD技术之所以被广泛应用于暖通空调制冷工程中主要是由于该技术将计算机模拟计算原理与空调制冷工程有机结合起来，从而优化工作模式，节省工程时间，提高工作效率的一种高效技术模式。CFD技术本质就是模拟仿真技术，也是计算机3D模型的应用。因此，在CFD技术中首先就需要建立相关的模型，其中主要包括物理模型和数学模型。建立模型的过程就是将暖通空调制冷工程所需的流体工作部分通过数学运算的方式直观明了的表达出来，从而让工作人员更快了解暖通空调制冷工程中流体工作运行情况和原理。在实际运用过程中，工作人员往往更倾向于使用控制微方程。同时，由于湍流流动暖通空调制冷工程中流体的主要流动方式，因此，CFD技术用也应该选用适当的湍流模型对实际情况进行仿真模拟，从而提高模型的真实度。

2、数值求解

在进行数值求解的过程当中，应该分为三大步骤进行。第一步：应该明确初始条件和边界条件，因为只有明确了这两大条件，才能够充分保证所解方程有解。边界条件指的是在求解区域的边界上所求解的导数随时间和地点的变化规律或变量。初始条件指的是所研究的对象在流动刚开始的时刻中每一个求解变量在空间上的具体分布情况。针对稳态问题，可以不用设定相确定初始条件，而针对瞬态问题，则必须预先明确初始条件。第二步：对计算网格进行合理划分。计算网格主要包括两种类型，即非结构网格和结构网格。从空间分布上来看，结构网格比非结构网格更加规范，比如，在一个四边形区域内，在空间分布上，非结构网格并没有明显的列线和行线，而结构网格通常是成列和成行规范分布的。从目前的实际情况来看，各种CFD软件均配置了生成网格的专门工具。第三步：建立离散方程并进行求解。通常情况下，相关人员在进行离散方程时往往会采用有限元法、有限差分法以及有限容积法等方法，可以通过这些有效方法对求解区域进行离散。

3、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。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。

4、设置专用模块

为了满足各个用户的使用需求，CFD技术可以根据暖通空调制冷工程的实际情况，设置各种专用模块，并且需要将其与软件的专用版本结合起来，这样可以对复杂流体进行有效计算，并且保证计算结果的准确性。同时，在计算的时候，还会自动化的生成网格，是对边界条件的设置也进行了相应简化，这样可以在一定程度上提升相关工作的效率，实现良好的经济效益。另外，CFD技术在设置专用模块的时候，网格自动化生成是非常关键性的一个功能，可以为相关工作提供几何参数，并且生成3D网格，便于后期相关工作的展开。

5、优化系统气体流通

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用，为其功能和效果优化创造有利条件。尤其是在应用效果优化方面，首先要优化系统气体流通状态，根据实际情况及时调整气体流通状况，确保室内温度与室内质量保持平衡，真正实现整体性优化目的。当CFD技术具体应用时，有效提高暖通空调制冷系统内气体流动效率，实时计算且预测气流分散的实际区域，为工作人员记录提供数据支持。此外，CFD技术展开操作过程中，深入改善建筑工程室内环境，仔细分析与研究对其应用成效引起的原因，侧重观察边界条件，整理形成最终的实践结论，能够尽快解决暖通空调制冷系统中存在的各种问题，大幅度提升制冷效率和质量，打造舒适的居住环境。最后，CFD技术能够全方位监测室内环境，具体依据CFD技术功能优势了解室内的气流运行状况，在得出最终结果的基础上加以优化空调功能，进一步强化暖通空调制冷系统的制冷功能，达到预期的使用效果。

四、结束语

综上所述，暖通空调制冷系统应用CFD技术可以更好的保证室内舒适度，促进空调系统整体的提高，提高制冷效果，改善室内环境。因此，将CFD技术应用到空调系统内，可有效的优化暖通空调系统的设计，促进建筑内部环境改善，降低能源损耗，实现可持续发展。

参考文献

[1]庄立强.浅谈CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].科技经济导刊，2017（16）：24—25.

[2]唐柱才.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].电子世界，2018（3）：1.

[3]张玉忠.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].住宅与房地产，2018（25）：180+203.

[4]黄珍珍.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用研究[J].中国高新区，2018（02）：15.