CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探

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　　摘    要：在科学技术不断发展的背景下，通过CFD技术的使用可以展现暖通空调制冷工程的创新价值，将这种技术运用在暖通空调制冷工程中，不仅可以提高设备的使用性能，而且也可以解决流体项目研究中所面临的困难，积极推动产业的创新发展。在CFD技术模拟中，可以帮助人们更好的理解流体的流动状态，建立直观性的数学模型，并针对暖通空调制冷工程的项目需求做出决策，以推动暖通空调制冷工程的稳步發展。在CFD计算中，其通常会运用到差分法、有限元法以及有限体积法，通过对流体力学的计算机研究，可以改变通暖空调制冷设计中存在的限制问题，推动暖通空调制冷工程行业的创新发展。鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探提出了一些建议，仅供参考。
　　关键词：CFD技术;暖通空调制冷工程;应用初探
　　1  引言
　　通过对CFD技术的研究可以发现，技术通常包括了数学、计算机科学以及工程学等多种学科，将这些学科结合起来运用在机械化工设计中，可以为各项化工设备提供流体流动模型，增强设备研究的整体质量。而且，在CFD技术使用中，不仅可以丰富化工机械设备的研究手段，而且可以在较强数据运算能力下，通过流体力学中的高难度问题的分析，减少实验的次数，增强数据使用的研究价值，同时也为化工机械的设计节约成本，充分满足CFD技术使用的需求，为产业的运行及技术的研究提供参考。因此，在当前化工机械设计中，应该通过CFD技术的综合性利用，结合技术硬件及软件的使用特点，降低研究的工作量，更好地推动流体力学的深入性发展。
　　2  CFD技术在暖通空调制冷工程中的作用
　　CFD技术是指计算机流体力学，该种技术的主要原理是通过数值求解控制流体流动的微机方程，之后得到流体流动在连续区域中的离散状态。将CFD技术运用在暖通空调制冷工程中，具体的技术特点体现在以下几个方面：第一，在流动问题控制的过程中，一般呈现出非线性的特点，通过CFD方法的使用，可以对各项实验数据进行检验，确定不同的数值试验参数;第二，通过计算机进行数据验证，可以确定较为准确的验证方法;第三，CFD技术使用中，不会受到物理模型以及实验模型的限制，及时解决复杂性的参数计算问题，而且，将该种技术运用在实验操作中具有较为明显的详细性、完整性特点。建筑空间越来越复杂、多样化、形成，实际空调通风室的气流配置也越来越多，而传统的喷射理论分析方法使用特定标准或异常条件理论分析或实验为基础的喷射公式预测空调机组的轴速度、温度、喷射轨迹等，必然会产生很大的误差。喷气分析方法还可以提供室内的一些总参数信息，而不提供设计者对内部空气的分散需要的详细信息。CFD具有成本低、速度快、数据完整、模拟各种工作条件的独特优点，因此越来越受到人们的关注。通过对分布预测方法的比较可以看出，对目前预测室内空气分布的三种理论方法来说，CFD方法具有无可比拟的优点，并且由于当前计算机技术的发展，CFD方法的计算周期和成本可以被工程充分接受。
　　3  在暖通空调制冷系统中运用CFD技术的基本原则
　　在HVAC智能系统运行中起多种作用的CFD技术系统具有多个功能模块，因此在使用此技术的同时，前端处理模块的运行是在建筑和空调系统信息输入和相应建模过程中形成的模块，其科学性和准确性会影响其他模块的运行，因此非常重要。在CFD技术系统中，核心模块的主要功能是通过高效计算运行对该数据进行科学分析，而后台模块使用分析结果进行实际应用调整，因此，要在HVAC系统中应用CFD技术，必须根据该技术系统中模块运行参数和周期差异进行科学设置。只有这样才能优化HVAC系统的效果，并对建筑的流体流动状态进行有效调整。
　　4  暖通空调制冷工程中CFD技术的应用方法
　　4.1  流体分析模型构建
　　在Hvac制冷项目中使用CFD技术时，必须为建设工作建立工程模型。流体分析模型包含物理模型和数学模型。也就是说，要对流体问题进行数学分析，必须在HVAC项目施工中，相关流体问题满足连续性方程的特定要求，在构建和分析模型时，进行动量方程和能量方程计算。在具体实践过程中，应采用具有不可压缩流体特性的粘性流体流动控制微方程进行计算。HVAC空调项目的制冷效果，由于实际冷却过程中空调气体的流动是湍流流动，因此需要构建湍流模型，以模拟湍流流动情况，分析和研究相关问题，以便于后续计算和数值分析。通过HVAC制冷系统的流体相关模型，建立流体湍流模型，计算制冷循环情况，计算流体状态为有限体积。
　　4.2  数据计算收敛加速
　　HVAC系统液体状态的计算和分析在HVAC冷却项目中工作时非常复杂。为了提高计算效率和确保计算精度，可以通过使用收敛技术执行计算来有效地降低用于计算数学模型的时间成本。计算通风系统模型数据的收敛加速技术主要有两种，包括多网格法和剩馀利用率法。采用多格线法提高了HVAC建筑计算效率，进一步简化了流体状态分析。CFD技术在聚合加速度计算中的应用较为普遍。并行计算可以减少计算数量、提高计算效率、提高模块性、通过网络计算缩短计算时间、提高空调效率以及提高系统能效。
　　4.3  对暖通空调制冷系统中的设备进行完善
　　对于HVAC的特定功能，制冷设备的冷却能力最重要，其效率水平决定了此设备的优缺点。通常，HVAC相关设备使用流体工作流体原理工作，包括风扇、空调和其他设备。应用CFD技术可以分析设备中的流体行为，确定设备的性能，从而有效地提高冷却效率，逐步提高冷却效率。例如，对于风扇设备的改进，首先利用CAD软件绘制风扇设备的构造平面图，然后通过CFD技术生成数学模型，CFD技术具有流显示功能和网格生成功能，从而节省了这方面的时间，实现了高效的分割工作;其次是按部门分工，在此过程中，计算也减少了CFD技术，困难正在减少。计算数学模型后，判断可以有效分析风扇装置的相关运行状况的过程，通过具体的分析判断对装置进行综合分析，发现不完善的地方，在设计上进行改进才能改善风扇装置，提高整个HVAC的冷却效果。
　　5  结束语
　　综上所述，随着CFD技术的不断发展，暖通空调制冷工程的安装效率、质量以及节能水平均显著提升，逐渐趋向绿色施工的具体要求，对机电安装工业化进程也有促进作用。仍需加大CDF技术在暖通空调制冷工程中的研发力度，实现暖通系统更快发展。
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