CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用初探

王玉龍

摘? ? 要：在科學技術不斷發展的背景下，通過CFD技術的使用可以展現暖通空調制冷工程的創新價值，將這種技術運用在暖通空調制冷工程中，不僅可以提高設備的使用性能，而且也可以解決流體項目研究中所面臨的困難，積極推動產業的創新發展。在CFD技術模擬中，可以幫助人們更好的理解流體的流動狀態，建立直觀性的數學模型，并針對暖通空調制冷工程的項目需求做出決策，以推動暖通空調制冷工程的穩步發展。在CFD計算中，其通常會運用到差分法、有限元法以及有限體積法，通過對流體力學的計算機研究，可以改變通暖空調制冷設計中存在的限制問題，推動暖通空調制冷工程行業的創新發展。鑒于此，文章結合筆者多年工作經驗，對CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用初探提出了一些建議，僅供參考。

關鍵詞：CFD技術;暖通空調制冷工程;應用初探

1? 引言

通過對CFD技術的研究可以發現，技術通常包括了數學、計算機科學以及工程學等多種學科，將這些學科結合起來運用在機械化工設計中，可以為各項化工設備提供流體流動模型，增強設備研究的整體質量。而且，在CFD技術使用中，不僅可以豐富化工機械設備的研究手段，而且可以在較強數據運算能力下，通過流體力學中的高難度問題的分析，減少實驗的次數，增強數據使用的研究價值，同時也為化工機械的設計節約成本，充分滿足CFD技術使用的需求，為產業的運行及技術的研究提供參考。因此，在當前化工機械設計中，應該通過CFD技術的綜合性利用，結合技術硬件及軟件的使用特點，降低研究的工作量，更好地推動流體力學的深入性發展。

2? CFD技術在暖通空調制冷工程中的作用

CFD技術是指計算機流體力學，該種技術的主要原理是通過數值求解控制流體流動的微機方程，之后得到流體流動在連續區域中的離散狀態。將CFD技術運用在暖通空調制冷工程中，具體的技術特點體現在以下幾個方面：第一，在流動問題控制的過程中，一般呈現出非線性的特點，通過CFD方法的使用，可以對各項實驗數據進行檢驗，確定不同的數值試驗參數;第二，通過計算機進行數據驗證，可以確定較為準確的驗證方法;第三，CFD技術使用中，不會受到物理模型以及實驗模型的限制，及時解決復雜性的參數計算問題，而且，將該種技術運用在實驗操作中具有較為明顯的詳細性、完整性特點。建筑空間越來越復雜、多樣化、形成，實際空調通風室的氣流配置也越來越多，而傳統的噴射理論分析方法使用特定標準或異常條件理論分析或實驗為基礎的噴射公式預測空調機組的軸速度、溫度、噴射軌跡等，必然會產生很大的誤差。噴氣分析方法還可以提供室內的一些總參數信息，而不提供設計者對內部空氣的分散需要的詳細信息。CFD具有成本低、速度快、數據完整、模擬各種工作條件的獨特優點，因此越來越受到人們的關注。通過對分布預測方法的比較可以看出，對目前預測室內空氣分布的三種理論方法來說，CFD方法具有無可比擬的優點，并且由于當前計算機技術的發展，CFD方法的計算周期和成本可以被工程充分接受。

3? 在暖通空調制冷系統中運用CFD技術的基本原則

在HVAC智能系統運行中起多種作用的CFD技術系統具有多個功能模塊，因此在使用此技術的同時，前端處理模塊的運行是在建筑和空調系統信息輸入和相應建模過程中形成的模塊，其科學性和準確性會影響其他模塊的運行，因此非常重要。在CFD技術系統中，核心模塊的主要功能是通過高效計算運行對該數據進行科學分析，而后臺模塊使用分析結果進行實際應用調整，因此，要在HVAC系統中應用CFD技術，必須根據該技術系統中模塊運行參數和周期差異進行科學設置。只有這樣才能優化HVAC系統的效果，并對建筑的流體流動狀態進行有效調整。

4? 暖通空調制冷工程中CFD技術的應用方法

4.1? 流體分析模型構建

在Hvac制冷項目中使用CFD技術時，必須為建設工作建立工程模型。流體分析模型包含物理模型和數學模型。也就是說，要對流體問題進行數學分析，必須在HVAC項目施工中，相關流體問題滿足連續性方程的特定要求，在構建和分析模型時，進行動量方程和能量方程計算。在具體實踐過程中，應采用具有不可壓縮流體特性的粘性流體流動控制微方程進行計算。HVAC空調項目的制冷效果，由于實際冷卻過程中空調氣體的流動是湍流流動，因此需要構建湍流模型，以模擬湍流流動情況，分析和研究相關問題，以便于后續計算和數值分析。通過HVAC制冷系統的流體相關模型，建立流體湍流模型，計算制冷循環情況，計算流體狀態為有限體積。

4.2? 數據計算收斂加速

HVAC系統液體狀態的計算和分析在HVAC冷卻項目中工作時非常復雜。為了提高計算效率和確保計算精度，可以通過使用收斂技術執行計算來有效地降低用于計算數學模型的時間成本。計算通風系統模型數據的收斂加速技術主要有兩種，包括多網格法和剩馀利用率法。采用多格線法提高了HVAC建筑計算效率，進一步簡化了流體狀態分析。CFD技術在聚合加速度計算中的應用較為普遍。并行計算可以減少計算數量、提高計算效率、提高模塊性、通過網絡計算縮短計算時間、提高空調效率以及提高系統能效。

4.3? 對暖通空調制冷系統中的設備進行完善

對于HVAC的特定功能，制冷設備的冷卻能力最重要，其效率水平決定了此設備的優缺點。通常，HVAC相關設備使用流體工作流體原理工作，包括風扇、空調和其他設備。應用CFD技術可以分析設備中的流體行為，確定設備的性能，從而有效地提高冷卻效率，逐步提高冷卻效率。例如，對于風扇設備的改進，首先利用CAD軟件繪制風扇設備的構造平面圖，然后通過CFD技術生成數學模型，CFD技術具有流顯示功能和網格生成功能，從而節省了這方面的時間，實現了高效的分割工作;其次是按部門分工，在此過程中，計算也減少了CFD技術，困難正在減少。計算數學模型后，判斷可以有效分析風扇裝置的相關運行狀況的過程，通過具體的分析判斷對裝置進行綜合分析，發現不完善的地方，在設計上進行改進才能改善風扇裝置，提高整個HVAC的冷卻效果。

5? 結束語

綜上所述，隨著CFD技術的不斷發展，暖通空調制冷工程的安裝效率、質量以及節能水平均顯著提升，逐漸趨向綠色施工的具體要求，對機電安裝工業化進程也有促進作用。仍需加大CDF技術在暖通空調制冷工程中的研發力度，實現暖通系統更快發展。

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