基于CFD技術的暖通空調制冷技術的探討

袁子規

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，科學技術的不斷進步，暖通空調制冷技術水平得到顯著提升，CFD技術的應用改善了傳統暖通空調制冷技術的不足之處，促進了暖通空調制冷技術的進一步發展。本文中，筆者首先闡述了CFD技術的基本概念及其在暖通空調制冷工程中的應用原則，然后詳細探討了CFD技術在暖通空調制冷系統中的應用，最后簡單分析了CFD技術發展的趨勢，希望能夠為今后相關研究提供一定的參考依據。

關鍵詞：CFD技術；暖通空調；制冷技術

0 引言

作為一種應用頻率比較高的工程流體技術，CFD技術近些年來的發展步伐較為快速，應用的范圍也越趨廣泛，特別是在暖通空調制冷工程中的應用，促進了暖通空調制冷技術水平的不斷提升。通過CFD技術的有效應用，暖通空調制冷工程的設計效果得到了明顯改善，極大地增強了暖通空調的制冷效果，提高了暖通空調制冷系統的應用價值。

1 CFD技術的基本概述

CFD技術是計算流體動力學的英文簡稱，該技術是建立在計算機技術基礎上的一種數學模型，是具有資料完善、速度快以及成本低等特點的暖通技術。CFD技術在應用過程中，采用數值求解對流體流動的微分方程進行有效控制，以此獲得流體流動時的流場在某個連續區域內的離散分布情況，從而對流體流動的情況進行模擬試驗。

2 暖通空調制冷工程中CFD技術的應用原則

計算機模型所需的數據在前端處理期間形成，工作人員可以在此期間將模型建起來，同時錄入相應數據，促進網格的生成。這樣一來，暖通空調制冷工程在應用CFD技術的時候，前端處理器的重要性不言而喻。另外，計算機的核心運算器處于持續高速運轉狀態，通過對模塊的分析，得出分析的結果，然后向后臺輸送，這樣能夠使得數據的使用顯得更加直觀和清晰。所以，從上述說明中不難看出，暖通空調制冷工程中CFD技術的應用，需要注意的原則可以概括為3個方面：注重周期、注重參量、注重模塊，CFD技術在應用過程中，必須要嚴格遵循著這3個原則，否則暖通空調制冷系統將無法充分發揮出自身的價值，也就無法為人們提供高質量的制冷服務。

3 暖通空調制冷工程中CFD技術的實際運用

3.1 建立模型

CFD技術應用在暖通空調制冷工程中，首要任務就是建立模型。模型的建立包括2個方面：物理模型和數學模型，簡而言之，就是以數學的形式，描述需要研究的流體問題。在暖通流域，流體問題能夠充分滿足連續性方程的要求，所以可以運用動量方程和能量方程。通常情況下，人們更傾向于利用不可壓流體的粘性流體流動的控制微方程。暖通空調制冷系統中的流體流動多數時候是湍流流動，這就使得在一定情況下需要應用湍流模型來模擬流體的湍流流動，這樣才能夠科學、合理地描述出要研究的方向，有利于下一步的數值求解。

3.2 數值求解

在實際運用過程中，數值求解大致可以分為3步走策略。第一步，初始條件和邊界條件的明確。初始條件是指研究對象流動剛開始時求解變量在空間上的分布狀況，邊界條件是指求解域邊界上所求解的導數隨時間和地點的變化規律或者變量。第二步，劃分計算網格。對于計算網格的合理劃分，既包括結構網格，又包括非結構網格。結構網格與非結構網格相比，規范性更足，結合當前CDF技術的實際情況來看，絕大部分CDF軟件均配置了生成網格的特定工具。第三步，離散方程建立和求解。可以采用有限元法、有限差法等多種方法對求解區域進行驅散。

3.3 數值解的可視化處理

空間流體值在經過CDF技術模擬計算出之后，其數值結果存在的形式并不是想要的存在形式，而是以節點數值的形式存在的，導致了工作人員的工作難度增加，間接加大了工作人員對數據的分析難度。CDF技術的應用，能夠對計算結果進行有效處理，因而得出的數據可以通過靜態的圖片顯現出來，使得數值結果更加直觀、清晰，很大程度上降低了工作人員的工作難度，減少了工作人員的工作量。

3.4 CDF技術在通風空調房間氣流組織設計

暖通空調制冷系統中，應用CDF技術，可以向暖通空調制冷工程提供科學的數據作為設計參考。CDF技術能夠進行仿真模擬，對房間內的氣流分布情況進行預測，工作人員通過對數據的分析和研究，了解到影響暖通空調制冷系統的發揮因素。

3.5 CDF技術在建筑外環境分析設計

在建筑暖通空調設計中，暖通空調制冷系統的通風效果容易受到建筑外環境的影響。所以，將CDF技術應用在暖通空調制冷工程中，做好建筑外環境的分析和設計，關注周邊熱環境和二次風等外環境，優化對暖通空調制冷系統的設計，提升暖通空調制冷系統的效果。

4 CDF技術的發展趨勢

首先，CDF技術和網格技術的有機融合，這樣不僅可以使得暖通空調系統設計工作實現異地協同，還可以實現信息共享。其次，CDF技術和專家系統的有機結合，專家系統可以提供指導，降低CDF軟件的使用難度，專家系統中的海量信息可以對前后處理的正確性進行檢驗。最后，CDF技術與實測數據的有機結合，這得益于計算機技術的不斷發展，催生了CDF商用軟件的多個版本，在建立模擬工程實測數據庫的情況下，可以將CDF技術和實測數據有機結合起來。

5 結語

CDF技術應用在暖通空調制冷工程中意義重大，不僅提升了暖通空調的制冷效果，還提升了生產的效率和人們的生活質量。盡管暖通空調制冷系統中CDF技術的應用還存在一定的不足之處，但是在不斷的改進和創新下，CDF技術在暖通空調制冷系統中的應用定將不斷完善，為建筑行業的發展提供充足的技術保障。

參考文獻

[1]李朋娜，葛華東.CFD技術在暖通空調制冷工程中應用[J].民營科技，2013，24（10）：1.

[2]曹端泉.CFD技術在暖通空調制冷工程中的實際運用[J].電子制作，2015，36（12）：53.

（作者單位：廣東美的暖通設備有限公司）