基于CFD技术的暖通空调制冷技术的探讨

基于CFD技术的暖通空调制冷技术的探讨

徐蒙

(格力电器（合肥）有限公司安徽合肥231200)

摘要：在建筑暖通空调领域当中，CFD是一项模拟仿真技术，其不但可以准确的模拟出室内的空气质量和气流等环境，而且还可以提供合理有效的设计依据给建筑设计人员，进而可以进一步优化整个建筑工程，本文将重点研究CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用。

关键词：CFD技术；暖通空调；制冷技术；应用

1.CFD技术应用的特点

CFD技术的别称就是计算流体动力学，其基础就是应用计算机技术，并进一步开发出数学模型。在进行应用时，由于数学模型中的数字计算量比较大，就可以通过CFD技术中的加速收敛技术来简化计算，既可以缩短计算时间又可以加快工作效率。另外，在进行实际应用时可以做到方便快捷，CFD技术可以将内部划分为多个模块，因为各个模块的都不同所以模块的职责也就各不相同，从而可以进行明确的分工。其中叶轮机械模块是具备自动生成功能，其可以根据用户建筑内部设备的不同参数自动生成3D网络，主要通过多级叶轮和单级叶轮的方式实现。

2.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用功能及原则

2.1应用的基本功能

由于CFD技术可以检测到流体流动的性质，所以就可以将其应用到暖通空调制冷方面当中，不但可以对设备的导热性能和传递功能进行优化，还可以减少外界因素对有关设备造成的影响，进而可以降低发生变形的几率。所以CFD技术即可以优化暖通空调制冷技术又可以提高其作用以及应用价值。当暖通空调处于运行状态的情况下，CFD技术可以在各个环节中起到一定的相互协调，从而可以保障运行中的暖通空调的稳定性。为了可以提高工作效率，可以通过其数据计算模块和前端模块以及后台处理模块。

2.2应用的基本原则

当暖通空调进行制冷时，CFD技术的不同模块都发挥着个自的作用，在实际的应用过程中，其中最为重要的模块就是前端处理模块，因为所有的数据计算信息都是在前端形成的，所以最初的建模和数据录入都需在前端模块当中形成数据网格。与此同时，技术核心的运算功能不但不能停转，而且还要不断的分析数据，并把最后的结果传递给CFD后台模块，进而可以方便其进行实际应用。通过以上内容可以得知，将CFD技术应用在暖通空调当中，则需要对模块和参数以及周期进行有效的利用，不但可以提高暖通空调自身的制冷效果，还可以提高运转速度。

3.CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体应用

3.1室内气流组织的设计

空间的气流组织形式可以直接影响到任何空间的空调制冷效果。为了可以更加明确的了解该空间内的气流相关参数分布情况，则可以通过CFD技术进行相关的模拟，进而可以对通风空调系统的设计起到一定的指导作用。另外，通风空调设置的空间通常情况下会分为特殊空间和普通空间，特殊空间一般是指交通工具和医院以及部分特殊场所等空间，而普通空间指的是居住空间和办公空间以及高大空间等。

3.2建筑外部环境的分析

建筑物外部的环境因素也会对建筑物内部环境造成严重的影响，现如今人们重点关注的问题就是建筑小区热环境以及小区二次风等问题。为了可以更好的模拟建筑物的外部环境并进行分析，进而可以合理的设计建筑物外部的风环境等。另外，还可以有效指导建筑物内部的自然通风设计等。

3.3工程设备性能的研究

本文研究的工程领域当中，大多数的机械设备的工作原理一般都是利用工质流动来实现能量的转换工作，因此，工质的流动状况会严重的影响到设备的性能。通过应用CFD技术不但可以很快的模拟出设备内流体的流动情况，而且还可以在了解设备性能的同时还可以进行优化，进而可以提高设备性能的稳定性以及高效性。

4.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用过程

4.1问题分析和前处理

第一，定义合理的模拟目标和合理简化物理问题以及确定合适的模拟方法。在定义模拟目标的过程中，则需要能够清楚的回答所需要什么样的结果，比如：阻力和质量流率以及压力降等。还有该结果会被如何使用以及需要什么样的模拟精度等。第二，将模拟的计算域范围进行确定，比如：如何将关心的问题从一个比较完整的系统中隔离出来，并取定计算域的起始和终止位置，还要确定该计算域范围的过程中对边界上是否有边界条件信息进行分析。第三，按照几何的复杂程度以及流动特点来选择合适的网格单元类型。对于比较简单的几何，通常情况下，六面体网格和四边形网格的质量比较高，而单元数量就比较少。

4.2解算器执行

首先设置数值模型，包括：第一，选择物理模型比如：燃烧和多相流等；第二，定义材料属性，比如流体和固体等；第三，指定边界条件和提供初始值以及设置解算器控制参数，比如：松弛因子和库朗数等；第四，设置收敛监控曲线。第五，不但要计算该过程而且还要进行监控，一直计算到离散守恒型方程的数值迭代的过程收敛。因此，只有综合判断收敛标准以及收敛解的精度，才可以提高解的精度。

4.3后处理

如果完成计算收敛，就应该对计算结果进行检查，同时还要将当中有用的数据提取出来。一般情况下，所提取的有用数据主要分为三种形式：曲线和彩色图像以及物理量的数值报告，另外，还要分析其结果的基础上来考虑如何将模型修正成最佳的计算结果。

5.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用范围

在暖通空调进行制冷时，通过应用CFD技术可以达到改善空调处于制冷工作时性能的目的，进而可以有效提高空调的制冷效果。在暖通空调制冷工程的过程中，CFD技术的应用范围主要分为四个部分：通风空调房间气流组织的设计、室内空气的研究和建筑设备的性能优化以及建筑外环境的设计。第一，根据通风空调房间气流组织的设计来讲，CFD技术已经被广泛应用于暖通空调制冷工程中，既可以提高工作效率又可以优化其中的不足。因此，在空调制冷的工程中，通常情况下会应用CFD技术来预测仿真空调的通风情况，该方式既可以有效管理空调内部造成破坏的因素，又可以检测到初始条件下发生的问题。不但可以对空调内部的气流进行掌控，还可以设计出更好的通风，进而可以将暖通空调制冷的整体性能进行提高。第二，分析建筑环境，因为建筑环境也可以影响到暖通空调的制冷效果，所以在进行建设的过程中，则需要对二次通风的实用性进行改进。另外，还可以在建筑外部的通风流动情况中应用CFD技术进行分析，并将建筑结构设计出来，既可以优化空调制冷内部，又可以加强制冷效果，进而可以满足实际的人们需求。第三，研究空气质量，CFD技术可以通过模拟室内的温度和湿度来对其进行的一个数据进行分析检测，进而可以有效提高通风换气和排除室内的污染物。第四，对建筑设备性能进行研究并改进，当暖通空调处于制冷的工程时，大多数的设备都会通过流体的流动来进行工作，所以空调内部的设备会受到流体的流动情况的影响，进而可以通过CFD技术来不断完善相关的研究和设备的不足。因此，在暖通空调制冷工程当中CFD技术发挥着非常重要的作用，其不但可以提高空调的制冷效果，还可以提高空气质量。

结束语：

总而言之，CFD技术已经被广泛应用于很多工程中，因为其可以有效解决暖通空调制冷领域的流动以及传热传质问题，还可以提高该领域系统的高效性以及稳定性。由于CFD技术可以有效的分析出暖通空调制冷领域中的问题，因此，其应该受到一定的普及。

参考文献：

[1]张杰.CFD技术在暖通空调制冷工程中应用[J].科技展望,2015,25(23):127.

作者简介：徐蒙，身份证号码:34012219940812XXXX．