CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用陈辉军

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用陈辉军

陈辉军

江苏苏邑设计集团有限公司江苏南京210000

摘要：暖通空调是一种近年来研发出来的新型中央空调，是一种分户中央空调，与传统的空调相比，它不仅在制冷制热方面性能优于对方，还可以清除室内微小的灰尘，同时对细菌进行消毒，进而达到净化室内空气质量的目的。CFD作为一种传统且常用的工程流体技术，经过实验测试后发现，如果将CFD技术作用在暖通空调的制冷环节上可以大大改善空调的制冷效果，增加其制冷效率。所以近年来许多暖通空调在制冷过程当中开始运用CFD技术。

关键词：CFD技术；暖通空调；制冷空调

前言

随着时代的进步，越来越多的高科技产品被投入到我们平常的生活中，暖通空调便是其中之一。它有别于传统的空调，不仅能够做到传统空调主要能力的制冷制热，效果还比好于传统的空调，还可以清除室内微小的的浮游灰尘颗粒，同时对室内进行杀菌工作，真正做到为人们创造一个相对舒适的生活环境。暖通空调优秀的制冷能力离不开一种工程流体技术——CFD技术，通过将CFD技术应用在暖通空调的制冷环节上，能在根本上大大提高空调的制冷效果，改善其制冷率。这里便想浅谈以下CFD技术的概述以及该技术在暖通空调中的应用。

1.什么是CFD技术

CFD技术英文全称ComputationalFluidDynamics，起源于是20世纪60年代。是利用计算机对流体流动、传热和传质的各种守恒控制偏微分方程组进行求解描述，并将求解出来的结果里面包含的流动现象或传热现象转化为模型，并通过模型进行模拟的一项技术。简单来说就是将流体流动的数值放在计算机上进行模拟实验。该技术涉及流体力学（尤其是湍流力学）、传热学、热力学、计算方法、计算图形处理等技术，在热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等科研领域当中被广泛运用，暖通空调制冷行业以及建筑环境也是CFD技术应用的重要领域之一]。其优点有所用费用少，运算时间短等，

2.CFD在暖通空调制冷环节的应用与原则

2.1.CFD应用功能

暖通空调在进行制冷时应用CFD技术，可以有效对内部的流体流动开展精密的监控，同时还可以有效减少相关结构的内部压力以及变形等问题，以完善整体的传热、传质功能。在暖通空调制冷的过程中，CFD应用模块主要利用如前端处理、生成最终数据以及后台的相关处理等的协调运作来保证空调制冷环节的高效性与稳定性。由此可以看出，CFD技术能够明显优化暖通空调的制冷环节。

2.2.CFD应用原则

在暖通空调中应用CFD技术时，需要对其进行前端处理，一般来说在这个阶段计算模型会生成该计算模型所需要的相关模型，在这个过程中可以实现生成网络，输入相关数据信息，一次里构建起相应的模块。并且在同一时间，通过核心运算对模块里包含的数据进行计算分析，然后把计算出来的数据通过信息的形式传送至后台，最后可以得到更加清晰明了的数据，便于后期加以利用。只有在CFD应用于暖通空调制冷的操作时不断关注模块、周期与参量三个基本原则的时候，才能在应用中发挥最大的作用，真正有效强化暖通空调在制冷环节的制冷效果[2]。

3.CFD在暖通空调制冷系统中的技术分析

3.1.建立流体相关模型

CFD技术在应用在暖通空调中时会通过纳维尔斯托克斯方程组来构建起一个分析流体的模型，之后再采用该方程中的进行有限体积法对空调内部的制冷环节进行分析计算。

3.2.收敛加速法与平行计算法

在CFD技术在对暖通空调进行计算时其计算过程还是相当麻烦复杂的，一般在理想环境下会采用计算收敛技术来降低在数学计算过程中大量计算过程消耗的时间从而提升计算效率。数据计算收敛技术包含的两种方法分别为多重网格法与残差法，通过利用以上两种方法可以有效简化原本复杂的运算过程，提高运算效率，使得流体分析变得更为简单。收敛加速法在理想状态下相较于其它算法表现出既高效又简便的特性，但是在实际应用的过程中CFD更偏向于采用平行计算法的方式对数值进行计算。因为采用平行计算法可以提高并完善运算的效率，从而减少操作人员的运算压力。通过利用模块方式结合CFD技术，可以有效提高空调制冷计算的效率，在网络计算时可以用更快的速度完成。

3.3.记过可视化

CFD在实际应用当中虽然可以以模拟的形式对空间流体的数据实现精密精准的计算，但是算出的结果都是以节点的数值形式呈现出来的，技术人员面对这样的数值是难以对其结果进行获取以及对其数据进行深入分析。所以目前在CFD技术当中加入了通过对数据处理，将得到的数据表现成一组组静态图片的工序，以此来方便技术人员对数据的获取与深入分析[3]。

4.暖通空调制冷过程中CFD的应用领域

4.1.改善室内的气流

室内的气流流动很大程度上影响着室内的温度，通过改变室内气流的流向等因素来实现制冷，即便是传统的空调也是利用的其原理，暖通空调通过应用CFD技术，使得在原有的方法上表现出更为明显有效的制冷效率。其通过CFD技术可以有效提升空调系统气流状态的运输效率，并且进一步计算预测气流的分布情况。通过CFD技术能够对室内的气流流动采取深入的分析，找出可能会对环境调整效果造成干扰的因素，并且计算出干扰边界线，为暖通空调系统制冷环节中所遇到的问题提供解决依据，进而提高空调的制冷能力。通过利用CFD技术的检测功能，为技术人员给出室内气流变动的详细情况，帮助技术人员根据此数据对暖通空调的结构进行调整，进而提高空调的制冷效果与效果。

4.2.完善暖通空调制冷系统中的设备

CFD技术只是一个检测与改善暖通空调制冷能力的因素，其真正做到制冷的是空调内部的制冷设备，空调的制冷效率高低主要还是取决于这些设备，空调的制冷设备大致包含风机，空调器等。在制冷环节上通过CFD技术可以立即得到制冷装置内外的流体运动数据，自动评估设备的性能，从而在有限的条件下尽可能改善设备在使用中的效果与效率，进而提高空调的制冷效果与效率[4]。

5.提升CFD技术在暖通空调制冷系统的应用

CFD技术在暖通空调制冷环节中的应用主要分为前期构建模型；通过构建模型来进行方程计算，将得到的空调制冷系统内部的数据再回套模型，将这些数据可视化三个步骤。然后技术人员对通过这三个步骤得出的结果进行评估与分析，了解空调制冷的详细情况，进而对空调的制冷设备进行相应的调节[5]。现阶段我国在CFD技术的应用上还无法达到国际水准，其主要原因便是我国的技术人员在以上操作步骤中还有一些不足，这需要通过严格规范CFD的操作步骤，从而实现完善CFD技术，提升空调的制冷效率，为人们的生活带来更好的体验[6]。

6.结束语

科技的进步促使人们迈向更为舒适便利的生活，通过将CFD技术应用于暖通空调的制冷环节，不仅能让空调高效率完成制冷工作，同时还能加速室内空气流动，改善空气质量，通过实现系统内气体流通效能最大化，来为使用者带来更加舒适的环境体验。虽然我国在CFD技术上还是稍有欠缺，但通过认真的研究与学习，是可以达到甚至是超越国际水平的。

参考文献：

[1]唐柱才.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].电子世界，2018（3）：201-201.

[2]庄立强.浅谈CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].科技经济导刊，2017（16）.

[3]柳振宇.刍议暖通空调制冷工程中CFD技术运用[J].福建建设科技，2017（4）：71-72.

[4]李艳宁.CFD技术在暖通空调制冷工程中的实际运用[J].环球市场，2017（15）.

[5]王晨.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2016，6（3）：00278-00278.

[6]龚光彩.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调，1999，29（6）：25-27.