CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用研究

摘 要：我國暖通空調的技術較為落后，為了優化暖通空調的制冷效果，提高暖通空調的使用效率，本文分析了CFD技術在暖通空調制冷工程中的特點、功能、原則、技術、領域，希望以此來完善暖通空調的制冷功能。

關鍵詞：CFD技術；暖通空調制冷工程；應用研究

一、CFD技術的應用特點

CFD技術是以計算機技術為基礎所研發出來的數學模型，也被稱為計算機流體力學。在對CFD技術進行應用時可以利用CFD技術對大量的數據進行數據的分析和計算，通過CFD技術的加速收斂技術能將數據計算的過程進行簡化，從而提高計算效率，減少工作時間。在CFD技術的實際應用中，為了達到提高工作效率節省工作時間的目的一般將CFD技術進行多個模塊的劃分，根據各個模塊的特點將其劃分為不同職能的模塊，每個模塊都有不同的分工和作用，多個模塊根據自身工作職能協同工作可以有效的提高工作效率。

二、CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用技術

CFD技術的數學模型主要是由納維爾斯托克斯方程組來建立的，該組數學模型中主要通過燃燒模型、多相流模型以及化學反應流模模型這三個模型演變而來的，在演變的過程中，需要進行大量的離散計算，在暖通空調的制冷過程中，則需要進行有限體積法來離散。由于CFD技術的計算數據較大，在計算的過程中通常采用收斂技術，該技術主要包括多重網格法和殘差法這兩種計算方法，通過收斂技術的運用能夠極大的提高計算的速度，從而快速得到需要的數據[1]。

三、CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用功能

CFD可以檢測流體的流動，對暖通空調的制冷功能有著很大的作用，可以幫助空調更好的進行導熱和進行熱量傳遞，可以降低外界壓力對空調帶來的進行概念，降低空調發生變形的概率，延長空調的使用壽命，保證空調的結構不受到改變；在空調中使用CFD技術可以優化空調制冷和制熱的能力，有很大的實際使用價值，在暖通空調的實際運作中，使用CFD技術可以協調空調各個部件的運行，降低暖通空調的故障率增加穩定性，而且還可以通過對空調內部的計算模塊、前端模塊等空調部件進行控制和優化，提高空調的使用性能[2]。

四、CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用原則

在應用CFD技術時，可以在空調內部的不同模塊進行應用，CFD技術在空調中的制冷、制熱等模塊均有很大的影響，而且在前端處理模塊中CFD技術發揮著很重要的作用，在前端處理模塊的CFD技術應用中，當空調的前端處理模塊進行數據建模和數據錄用后會形成空調運行所需要的數據網，將數據網的數據傳入空調的核心運算功能中就可以對數據進行分析，把分析結果提交給CFD模塊就可以將數據轉換為具體的操作指令，進行具體的數控應用。所以CFD技術可以幫助空調對外界數據進行收集并處理，提高空調的性能，在暖通空調中應用CFD技術可以提高對各個空調模塊的應用效率，優化空調功能，提高空調的工作效率[3]。

五、CFD技術在暖通空調制冷工程中的具體應用

（一）確保房間內的氣體流通

在進行建筑工程的設計時，需要重點的考察房間內氣流的問題，房間內的氣流能夠影響空氣的質量、室內的濕度以及室內的溫度，要想確保暖通空調的制冷效果，就要對房間內的氣流進行了解和優化。CFD技術能夠通過對暖通空調的計算得出房間內氣流的分布，從而優化空調制冷功能的設計方案，與此同時，CFD技術還可以找到影響環境的因素、房間的初始條件以及干擾邊界的條件等影響暖通空調制冷的因素。將CFD技術應用到房間內的監測中去，能夠使暖通空調制冷功能的設計人員加強對房間氣流的了解，找到影響暖通空調制冷效果的因素，將設計方案與室內的氣體流通特點相結合，不斷的改善暖通空調制冷功能的設計方案，從而提高暖通空調的制冷效果。

（二）改善暖通空調制冷設備的制冷效果

暖通空調中最為關鍵的就是制冷設備的制冷效果，該空調制冷效果的好壞對整個空調功效的評估起到了至關重要的作用。一般而言，在暖通空調中的空調器、風機等相關設備都是通過流體工質的原理來工作的。將CFD技術運用到暖通空調制冷工程中能夠了解流體運動的具體情況，并據此得出制冷設備的性能，找到設計中不完善的地方，再由設計人員進行優化和改進，從而確保暖通空調能夠高效的完成制冷工作。

（三）建筑的外部環境

在暖通空調的制冷工程中，不僅要考慮到建筑內部的環境，還要重視建筑的外部環境，在小區中往往會存在小區二次風和小區熱環境的問題，為了解決這些問題，需要采用CFD技術對建筑物外部的環境進行檢測，將CFD技術應用到建筑外部環境的檢測，能夠準確的得到影響空調制冷的因素，設計人員根據檢測的結果對設計的內容進行改進，還要與建筑內部的情況相結合，從而保證暖通空調制冷工作的順利完成[4]。

六、CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用過程

在暖通空調對CFD技術的具體運用時，一般包括問題分析和前處理、解算器執行、后處理三個部分，在問題分析和前處理中，首先要制定合適的目標模擬目標，然后對目標模擬目標進行簡化和確定相關的模擬方法。CFD技術在制定模擬目標的時候，首先會根據模擬目標的基本數據進行計算，例如會得到怎樣的模擬結果，怎樣使用目標模擬結果等，當有了具體的數據后就開始對目標模擬目標進行簡化，最后確定詳細的模擬方法；在第一個部分完成時候，CFD技術就會開始進行解算器執行，進行解算器執行時，首先要進行數值模型的建立，數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，當這些工作完成之后，要設置合適的邊界條件和初始數值，然后對解算器的具體參數進行確定，包括松弛因子、庫朗數等具體參數要精確設定。最后要對收斂監控曲線進行合理設置，為了保證整個計算的計算精確性，要對收斂標準和收斂解進行精確控制，最后一個部分是后處理，后處理的工作是檢查數據的精確性，并檢查所有有價值的數據，將有價值的數據進行提取利用，最后在計算結果的基礎上對修正模型進行分析和優化。

總結：CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用十分廣泛，在應用時，首先要對模擬的目標定義，分析和處理相關的問題，然后由解算器執行計算，完成收斂計算之后再進行最后的處理工作。通過CFD技術的應用能夠確保房間內的氣體流通、改善暖通空調制冷設備的制冷效果、找到建筑外部環境中影響制冷的因素、優化空調制冷設備的設計方案。由此可知，CFD技術能夠推動我國建筑工程的發展，應該被推廣和使用。

參考文獻：

[1]位耀華.CFD技術在暖通空調制冷工程中應用[J].居舍，2018（01）.

[2]曾軍軍，王小寶.CFD技術在暖通空調制冷工程中的運用分析[J].建材與裝飾，2017（47）.

[3]莊立強.淺談CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用[J].科技經濟導刊，2017（16）.

[4]焦東峰.CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用[J].科技經濟導刊，2017（09）.

作者簡介：

陳寶，出生年月：1992年2月，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：海南省樂東縣，當前職務：技術質量科主管助理，當前職稱：助理級，學歷：大學本科，研究方向：熱能與動力工程空調制冷，質量技術。