基于CFD技术的暖通空调制冷技术的探讨

袁子规

摘 要：随着社会经济的快速发展，科学技术的不断进步，暖通空调制冷技术水平得到显著提升，CFD技术的应用改善了传统暖通空调制冷技术的不足之处，促进了暖通空调制冷技术的进一步发展。本文中，笔者首先阐述了CFD技术的基本概念及其在暖通空调制冷工程中的应用原则，然后详细探讨了CFD技术在暖通空调制冷系统中的应用，最后简单分析了CFD技术发展的趋势，希望能够为今后相关研究提供一定的参考依据。

关键词：CFD技术；暖通空调；制冷技术

0 引言

作為一种应用频率比较高的工程流体技术，CFD技术近些年来的发展步伐较为快速，应用的范围也越趋广泛，特别是在暖通空调制冷工程中的应用，促进了暖通空调制冷技术水平的不断提升。通过CFD技术的有效应用，暖通空调制冷工程的设计效果得到了明显改善，极大地增强了暖通空调的制冷效果，提高了暖通空调制冷系统的应用价值。

1 CFD技术的基本概述

CFD技术是计算流体动力学的英文简称，该技术是建立在计算机技术基础上的一种数学模型，是具有资料完善、速度快以及成本低等特点的暖通技术。CFD技术在应用过程中，采用数值求解对流体流动的微分方程进行有效控制，以此获得流体流动时的流场在某个连续区域内的离散分布情况，从而对流体流动的情况进行模拟试验。

2 暖通空调制冷工程中CFD技术的应用原则

计算机模型所需的数据在前端处理期间形成，工作人员可以在此期间将模型建起来，同时录入相应数据，促进网格的生成。这样一来，暖通空调制冷工程在应用CFD技术的时候，前端处理器的重要性不言而喻。另外，计算机的核心运算器处于持续高速运转状态，通过对模块的分析，得出分析的结果，然后向后台输送，这样能够使得数据的使用显得更加直观和清晰。所以，从上述说明中不难看出，暖通空调制冷工程中CFD技术的应用，需要注意的原则可以概括为3个方面：注重周期、注重参量、注重模块，CFD技术在应用过程中，必须要严格遵循着这3个原则，否则暖通空调制冷系统将无法充分发挥出自身的价值，也就无法为人们提供高质量的制冷服务。

3 暖通空调制冷工程中CFD技术的实际运用

3.1 建立模型

CFD技术应用在暖通空调制冷工程中，首要任务就是建立模型。模型的建立包括2个方面：物理模型和数学模型，简而言之，就是以数学的形式，描述需要研究的流体问题。在暖通流域，流体问题能够充分满足连续性方程的要求，所以可以运用动量方程和能量方程。通常情况下，人们更倾向于利用不可压流体的粘性流体流动的控制微方程。暖通空调制冷系统中的流体流动多数时候是湍流流动，这就使得在一定情况下需要应用湍流模型来模拟流体的湍流流动，这样才能够科学、合理地描述出要研究的方向，有利于下一步的数值求解。

3.2 数值求解

在实际运用过程中，数值求解大致可以分为3步走策略。第一步，初始条件和边界条件的明确。初始条件是指研究对象流动刚开始时求解变量在空间上的分布状况，边界条件是指求解域边界上所求解的导数随时间和地点的变化规律或者变量。第二步，划分计算网格。对于计算网格的合理划分，既包括结构网格，又包括非结构网格。结构网格与非结构网格相比，规范性更足，结合当前CDF技术的实际情况来看，绝大部分CDF软件均配置了生成网格的特定工具。第三步，离散方程建立和求解。可以采用有限元法、有限差法等多种方法对求解区域进行驱散。

3.3 数值解的可视化处理

空间流体值在经过CDF技术模拟计算出之后，其数值结果存在的形式并不是想要的存在形式，而是以节点数值的形式存在的，导致了工作人员的工作难度增加，间接加大了工作人员对数据的分析难度。CDF技术的应用，能够对计算结果进行有效处理，因而得出的数据可以通过静态的图片显现出来，使得数值结果更加直观、清晰，很大程度上降低了工作人员的工作难度，减少了工作人员的工作量。

3.4 CDF技术在通风空调房间气流组织设计

暖通空调制冷系统中，应用CDF技术，可以向暖通空调制冷工程提供科学的数据作为设计参考。CDF技术能够进行仿真模拟，对房间内的气流分布情况进行预测，工作人员通过对数据的分析和研究，了解到影响暖通空调制冷系统的发挥因素。

3.5 CDF技术在建筑外环境分析设计

在建筑暖通空调设计中，暖通空调制冷系统的通风效果容易受到建筑外环境的影响。所以，将CDF技术应用在暖通空调制冷工程中，做好建筑外环境的分析和设计，关注周边热环境和二次风等外环境，优化对暖通空调制冷系统的设计，提升暖通空调制冷系统的效果。

4 CDF技术的发展趋势

首先，CDF技术和网格技术的有机融合，这样不仅可以使得暖通空调系统设计工作实现异地協同，还可以实现信息共享。其次，CDF技术和专家系统的有机结合，专家系统可以提供指导，降低CDF软件的使用难度，专家系统中的海量信息可以对前后处理的正确性进行检验。最后，CDF技术与实测数据的有机结合，这得益于计算机技术的不断发展，催生了CDF商用软件的多个版本，在建立模拟工程实测数据库的情况下，可以将CDF技术和实测数据有机结合起来。

5 结语

CDF技术应用在暖通空调制冷工程中意义重大，不仅提升了暖通空调的制冷效果，还提升了生产的效率和人们的生活质量。尽管暖通空调制冷系统中CDF技术的应用还存在一定的不足之处，但是在不断的改进和创新下，CDF技术在暖通空调制冷系统中的应用定将不断完善，为建筑行业的发展提供充足的技术保障。

参考文献

[1]李朋娜，葛华东.CFD技术在暖通空调制冷工程中应用[J].民营科技，2013，24（10）：1.

[2]曹端泉.CFD技术在暖通空调制冷工程中的实际运用[J].电子制作，2015，36（12）：53.

（作者单位：广东美的暖通设备有限公司）