CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用研究

摘 要：我國(guó)暖通空調(diào)的技術(shù)較為落后，為了優(yōu)化暖通空調(diào)的制冷效果，提高暖通空調(diào)的使用效率，本文分析了CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的特點(diǎn)、功能、原則、技術(shù)、領(lǐng)域，希望以此來(lái)完善暖通空調(diào)的制冷功能。

關(guān)鍵詞：CFD技術(shù)；暖通空調(diào)制冷工程；應(yīng)用研究

一、CFD技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

CFD技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)所研發(fā)出來(lái)的數(shù)學(xué)模型，也被稱為計(jì)算機(jī)流體力學(xué)。在對(duì)CFD技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)可以利用CFD技術(shù)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算，通過(guò)CFD技術(shù)的加速收斂技術(shù)能將數(shù)據(jù)計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而提高計(jì)算效率，減少工作時(shí)間。在CFD技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，為了達(dá)到提高工作效率節(jié)省工作時(shí)間的目的一般將CFD技術(shù)進(jìn)行多個(gè)模塊的劃分，根據(jù)各個(gè)模塊的特點(diǎn)將其劃分為不同職能的模塊，每個(gè)模塊都有不同的分工和作用，多個(gè)模塊根據(jù)自身工作職能協(xié)同工作可以有效的提高工作效率。

二、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用技術(shù)

CFD技術(shù)的數(shù)學(xué)模型主要是由納維爾斯托克斯方程組來(lái)建立的，該組數(shù)學(xué)模型中主要通過(guò)燃燒模型、多相流模型以及化學(xué)反應(yīng)流模模型這三個(gè)模型演變而來(lái)的，在演變的過(guò)程中，需要進(jìn)行大量的離散計(jì)算，在暖通空調(diào)的制冷過(guò)程中，則需要進(jìn)行有限體積法來(lái)離散。由于CFD技術(shù)的計(jì)算數(shù)據(jù)較大，在計(jì)算的過(guò)程中通常采用收斂技術(shù)，該技術(shù)主要包括多重網(wǎng)格法和殘差法這兩種計(jì)算方法，通過(guò)收斂技術(shù)的運(yùn)用能夠極大的提高計(jì)算的速度，從而快速得到需要的數(shù)據(jù)[1]。

三、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用功能

CFD可以檢測(cè)流體的流動(dòng)，對(duì)暖通空調(diào)的制冷功能有著很大的作用，可以幫助空調(diào)更好的進(jìn)行導(dǎo)熱和進(jìn)行熱量傳遞，可以降低外界壓力對(duì)空調(diào)帶來(lái)的進(jìn)行概念，降低空調(diào)發(fā)生變形的概率，延長(zhǎng)空調(diào)的使用壽命，保證空調(diào)的結(jié)構(gòu)不受到改變；在空調(diào)中使用CFD技術(shù)可以優(yōu)化空調(diào)制冷和制熱的能力，有很大的實(shí)際使用價(jià)值，在暖通空調(diào)的實(shí)際運(yùn)作中，使用CFD技術(shù)可以協(xié)調(diào)空調(diào)各個(gè)部件的運(yùn)行，降低暖通空調(diào)的故障率增加穩(wěn)定性，而且還可以通過(guò)對(duì)空調(diào)內(nèi)部的計(jì)算模塊、前端模塊等空調(diào)部件進(jìn)行控制和優(yōu)化，提高空調(diào)的使用性能[2]。

四、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用原則

在應(yīng)用CFD技術(shù)時(shí)，可以在空調(diào)內(nèi)部的不同模塊進(jìn)行應(yīng)用，CFD技術(shù)在空調(diào)中的制冷、制熱等模塊均有很大的影響，而且在前端處理模塊中CFD技術(shù)發(fā)揮著很重要的作用，在前端處理模塊的CFD技術(shù)應(yīng)用中，當(dāng)空調(diào)的前端處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)錄用后會(huì)形成空調(diào)運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)網(wǎng)，將數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳入空調(diào)的核心運(yùn)算功能中就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把分析結(jié)果提交給CFD模塊就可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具體的操作指令，進(jìn)行具體的數(shù)控應(yīng)用。所以CFD技術(shù)可以幫助空調(diào)對(duì)外界數(shù)據(jù)進(jìn)行收集并處理，提高空調(diào)的性能，在暖通空調(diào)中應(yīng)用CFD技術(shù)可以提高對(duì)各個(gè)空調(diào)模塊的應(yīng)用效率，優(yōu)化空調(diào)功能，提高空調(diào)的工作效率[3]。

五、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的具體應(yīng)用

（一）確保房間內(nèi)的氣體流通

在進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)的考察房間內(nèi)氣流的問(wèn)題，房間內(nèi)的氣流能夠影響空氣的質(zhì)量、室內(nèi)的濕度以及室內(nèi)的溫度，要想確保暖通空調(diào)的制冷效果，就要對(duì)房間內(nèi)的氣流進(jìn)行了解和優(yōu)化。CFD技術(shù)能夠通過(guò)對(duì)暖通空調(diào)的計(jì)算得出房間內(nèi)氣流的分布，從而優(yōu)化空調(diào)制冷功能的設(shè)計(jì)方案，與此同時(shí)，CFD技術(shù)還可以找到影響環(huán)境的因素、房間的初始條件以及干擾邊界的條件等影響暖通空調(diào)制冷的因素。將CFD技術(shù)應(yīng)用到房間內(nèi)的監(jiān)測(cè)中去，能夠使暖通空調(diào)制冷功能的設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)對(duì)房間氣流的了解，找到影響暖通空調(diào)制冷效果的因素，將設(shè)計(jì)方案與室內(nèi)的氣體流通特點(diǎn)相結(jié)合，不斷的改善暖通空調(diào)制冷功能的設(shè)計(jì)方案，從而提高暖通空調(diào)的制冷效果。

（二）改善暖通空調(diào)制冷設(shè)備的制冷效果

暖通空調(diào)中最為關(guān)鍵的就是制冷設(shè)備的制冷效果，該空調(diào)制冷效果的好壞對(duì)整個(gè)空調(diào)功效的評(píng)估起到了至關(guān)重要的作用。一般而言，在暖通空調(diào)中的空調(diào)器、風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備都是通過(guò)流體工質(zhì)的原理來(lái)工作的。將CFD技術(shù)運(yùn)用到暖通空調(diào)制冷工程中能夠了解流體運(yùn)動(dòng)的具體情況，并據(jù)此得出制冷設(shè)備的性能，找到設(shè)計(jì)中不完善的地方，再由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，從而確保暖通空調(diào)能夠高效的完成制冷工作。

（三）建筑的外部環(huán)境

在暖通空調(diào)的制冷工程中，不僅要考慮到建筑內(nèi)部的環(huán)境，還要重視建筑的外部環(huán)境，在小區(qū)中往往會(huì)存在小區(qū)二次風(fēng)和小區(qū)熱環(huán)境的問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，需要采用CFD技術(shù)對(duì)建筑物外部的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，將CFD技術(shù)應(yīng)用到建筑外部環(huán)境的檢測(cè)，能夠準(zhǔn)確的得到影響空調(diào)制冷的因素，設(shè)計(jì)人員根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，還要與建筑內(nèi)部的情況相結(jié)合，從而保證暖通空調(diào)制冷工作的順利完成[4]。

六、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用過(guò)程

在暖通空調(diào)對(duì)CFD技術(shù)的具體運(yùn)用時(shí)，一般包括問(wèn)題分析和前處理、解算器執(zhí)行、后處理三個(gè)部分，在問(wèn)題分析和前處理中，首先要制定合適的目標(biāo)模擬目標(biāo)，然后對(duì)目標(biāo)模擬目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化和確定相關(guān)的模擬方法。CFD技術(shù)在制定模擬目標(biāo)的時(shí)候，首先會(huì)根據(jù)模擬目標(biāo)的基本數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，例如會(huì)得到怎樣的模擬結(jié)果，怎樣使用目標(biāo)模擬結(jié)果等，當(dāng)有了具體的數(shù)據(jù)后就開(kāi)始對(duì)目標(biāo)模擬目標(biāo)進(jìn)行簡(jiǎn)化，最后確定詳細(xì)的模擬方法；在第一個(gè)部分完成時(shí)候，CFD技術(shù)就會(huì)開(kāi)始進(jìn)行解算器執(zhí)行，進(jìn)行解算器執(zhí)行時(shí)，首先要進(jìn)行數(shù)值模型的建立，數(shù)值模型的建立首先要選擇合適的物理模型和確定材料的具體性質(zhì)，當(dāng)這些工作完成之后，要設(shè)置合適的邊界條件和初始數(shù)值，然后對(duì)解算器的具體參數(shù)進(jìn)行確定，包括松弛因子、庫(kù)朗數(shù)等具體參數(shù)要精確設(shè)定。最后要對(duì)收斂監(jiān)控曲線進(jìn)行合理設(shè)置，為了保證整個(gè)計(jì)算的計(jì)算精確性，要對(duì)收斂標(biāo)準(zhǔn)和收斂解進(jìn)行精確控制，最后一個(gè)部分是后處理，后處理的工作是檢查數(shù)據(jù)的精確性，并檢查所有有價(jià)值的數(shù)據(jù)，將有價(jià)值的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取利用，最后在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)修正模型進(jìn)行分析和優(yōu)化。

總結(jié)：CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用十分廣泛，在應(yīng)用時(shí)，首先要對(duì)模擬的目標(biāo)定義，分析和處理相關(guān)的問(wèn)題，然后由解算器執(zhí)行計(jì)算，完成收斂計(jì)算之后再進(jìn)行最后的處理工作。通過(guò)CFD技術(shù)的應(yīng)用能夠確保房間內(nèi)的氣體流通、改善暖通空調(diào)制冷設(shè)備的制冷效果、找到建筑外部環(huán)境中影響制冷的因素、優(yōu)化空調(diào)制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)方案。由此可知，CFD技術(shù)能夠推動(dòng)我國(guó)建筑工程的發(fā)展，應(yīng)該被推廣和使用。

參考文獻(xiàn)：

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[3]莊立強(qiáng).淺談CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（16）.

[4]焦東峰.CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2017（09）.

作者簡(jiǎn)介：

陳寶，出生年月：1992年2月，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：海南省樂(lè)東縣，當(dāng)前職務(wù)：技術(shù)質(zhì)量科主管助理，當(dāng)前職稱：助理級(jí)，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：熱能與動(dòng)力工程空調(diào)制冷，質(zhì)量技術(shù)。