CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中應(yīng)用

劉超 陳錫保

廣東海悟科技有限公司 廣東東莞 523616

CFD技術(shù)有效地捕獲流動條件下的流體數(shù)據(jù)信息，基于數(shù)據(jù)信息建立數(shù)據(jù)模型，然后使用建立的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行空間模擬分析和圖像處理以進(jìn)行顯示處理你可以用CFD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于流體領(lǐng)域。本文主要分析了CFD技術(shù)在空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用。

1 CFD技術(shù)

所謂CFD技術(shù)，即計算流體動力學(xué)，屬于流體力學(xué)的重要組成部分，是融合了近代流體力學(xué)、數(shù)學(xué)與計算機(jī)科學(xué)的交叉學(xué)科，充分運用了電子計算機(jī)及離散化數(shù)學(xué)方法，有效計算各種流體力學(xué)問題，通過計算機(jī)模擬與數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)各種問題的有效解決。近年來，CFD技術(shù)得到飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用。目前，許多流體力學(xué)相關(guān)問題都較為復(fù)雜，存在較大的限制，難以進(jìn)行問題分析與問題解析，或者由于較高成本難以完成實驗或通過實驗進(jìn)行問題解析。采用CFD方法時，可通過較低成本及對復(fù)雜情況的有效模擬，實現(xiàn)實驗范圍的有效拓展，降低實驗成本。采用CFD軟件時，通?？蓪崿F(xiàn)多種物理模型的優(yōu)化，包括定常流動及非定常流動、可壓縮流動及不可壓縮流動等，針對不同物理問題的流動特點，可采取不同的數(shù)字分析解法。CFD軟件應(yīng)用過程中，可實現(xiàn)數(shù)值交換及數(shù)值處理，以減少相關(guān)人員在具體研究、程序編制、前后處理風(fēng)方面所采取的重復(fù)性與低效性工作，優(yōu)化物理問題的解析。CFD技術(shù)的應(yīng)用原理較為簡單，在掌握技術(shù)應(yīng)用原理實現(xiàn)數(shù)值求解之后，通過發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)流動情況的有效模擬，建立分析模型，通過模型分析與計算，實現(xiàn)湍流問題的數(shù)值求解。

2 CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用范圍

CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用主要是為了提高空調(diào)和制冷工程的性能，從而有效地改善空調(diào)和制冷。CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用范圍可分為四個部分：通風(fēng)空調(diào)室氣流結(jié)構(gòu)設(shè)計、外部環(huán)境設(shè)計、室內(nèi)空氣研究和施工機(jī)械性能改進(jìn)。

2.1 通風(fēng)空調(diào)房間氣流組織的設(shè)計

CFD技術(shù)在目前已經(jīng)被大量的運用在了暖通空調(diào)制冷工程當(dāng)中，這樣不但有效的提升了工作的效率，而且也能夠?qū)ζ渲胁蛔愕牡胤竭M(jìn)行相應(yīng)的改善。因而在空調(diào)制冷的工程當(dāng)中，一般情況下都是采用的CFD技術(shù)來預(yù)測對仿真空調(diào)的通風(fēng)情況，同時這樣的方式，不但可以對空調(diào)內(nèi)部造成破壞的因素進(jìn)行相應(yīng)的管理，而且還可以對初始條件出現(xiàn)的一系列的問題進(jìn)行相應(yīng)的檢測[1]。從而就可以很好的掌握空調(diào)內(nèi)部的氣流，同時設(shè)計出好的通風(fēng)，提高暖通空調(diào)制冷的整體性能。

2.2 建筑環(huán)境分析

由于建筑物的環(huán)境也是空調(diào)冷卻效果的重要因素，因此有必要提高施工期間二次通風(fēng)的實用性。當(dāng)然，通過使用CFD技術(shù)模擬建筑物外的通風(fēng)流量，可以根據(jù)設(shè)計情況進(jìn)行分析，然后可以設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)空調(diào)和冷藏室的優(yōu)化它不僅改善了冷卻效果，還能滿足人們的需求。雖然CFD技術(shù)可以通過模擬室內(nèi)溫度和濕度來分析和測試數(shù)據(jù)，但這對于改善通風(fēng)和去除室內(nèi)污染物也非常重要。

2.3 建筑設(shè)備性能改進(jìn)

在HVAC制冷項目中，可以看出流體流動對空調(diào)中的設(shè)備具有重大影響，因為大多數(shù)設(shè)備使用流體流動。使用CFD技術(shù)，可以模擬內(nèi)部流體流量，然后執(zhí)行相關(guān)調(diào)查以改善設(shè)備短缺。

2.4 建筑設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)計

暖通空調(diào)冷卻項目通常包括大量設(shè)備，如空調(diào)，儲冰罐和風(fēng)扇，但這些設(shè)備的一個共同特點是它們基于流體特性運行狀態(tài)影響。因此，CFD技術(shù)可用于分析和模擬設(shè)備中的流體流動條件，并基于設(shè)備性能研究和分析，優(yōu)化設(shè)備性能和建立能耗降低工作過程中設(shè)備的成本[2]。

2.5 數(shù)據(jù)計算收斂加速

考慮到暖通空調(diào)制冷工程是運行中，暖通空調(diào)系統(tǒng)的流體狀態(tài)計算與分析面臨較大的復(fù)雜性，出于有效提高計算效率并保證計算準(zhǔn)確性的考量，可采用收斂技術(shù)進(jìn)行計算，有效減少數(shù)學(xué)模型計算過程中所消耗的時間成本。采用暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)湍流模型數(shù)據(jù)計算收斂加速技術(shù)，主要可采用兩種方式，包括多重網(wǎng)格方式及殘差法。多重網(wǎng)格法的應(yīng)用可有效提高建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的計算效率，進(jìn)一步簡化流體狀態(tài)分析工作[3]。采用CFD技術(shù)進(jìn)行收斂加速計算方法較為常見，除此之外還可采用平行計算方法，通過平行計算可有效減少計算量，提高計算效率，并進(jìn)行模塊處理，通過模塊處理以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計算方式消耗時間的降低，從而實現(xiàn)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)計算效率的有效提升，實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能降耗效果。

2.6 完善空調(diào)制冷設(shè)備

暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)和運行過程中，系統(tǒng)治理能夠設(shè)備的自身性能與制冷效果直接影響空調(diào)制冷能力，因而制冷設(shè)備是系統(tǒng)最為核心的組成部分，設(shè)備運行效率的高低與設(shè)備性能是否優(yōu)越存在直接關(guān)系。通常來說，暖通空調(diào)運行過程中，相關(guān)設(shè)備與相關(guān)裝置需根據(jù)流體工質(zhì)原理為運作基礎(chǔ)，具體設(shè)備包括風(fēng)機(jī)裝置、空調(diào)裝置等。采用CFD技術(shù)時，可對流體運動情況進(jìn)行有效分析，實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備性能的有效判定，以便于對其加以改善并優(yōu)化，有效提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷效率

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展，對空調(diào)的需求也在不斷增加，空調(diào)也在人們的生活中發(fā)揮著重要作用，成為人們生活中不可或缺的元素。因此，盡管廣泛關(guān)注空調(diào)的制冷，但傳統(tǒng)的HVAC制冷技術(shù)在空調(diào)制冷性能方面存在一些缺陷并不特別，這導(dǎo)致空調(diào)的整體質(zhì)量效果。在如今這個先進(jìn)的社會當(dāng)中，人們也逐漸開始使用CFD技術(shù)對空調(diào)制冷當(dāng)中性能的不足進(jìn)行相應(yīng)的改善。