CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用

盧憲曉 余春香

摘 要：我國社會的發(fā)展推動了城市化的進程，建筑行業(yè)作為城市發(fā)展中的基礎工程也得到了極大的提升，建筑行業(yè)的發(fā)展使得對暖通空調制冷技術的要求也越來越高，暖通空調制冷技術在建筑結構中主要作用是對建筑內部環(huán)境進行調節(jié)，暖通空調制冷技術是建筑工程中功能性的重要組成部分，雖然我國對于暖通空調制冷技術的有了一定的進步，但是在發(fā)展的過程中還會存在一些問題的出現(xiàn)，為了有效的提升建筑工程中暖通空調制冷技術的使用，就應該利用現(xiàn)代新型的計算機信息技術來對暖通空調制冷技術進行發(fā)展，本篇文章，主要就是對CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用進行的分析和研究。

關鍵詞：CFD技術;暖通空調制冷;工程應用;分析研究

1 CFD技術概述

CFD技術主要是利用計算機技術對流動力學情況來進行計算的一種數(shù)學模型技術，CFD技術在應用的過程會遇見和進行大量的數(shù)學計算，所以這項技術對計算機的運算能力和加速收斂技術的要求是較高的。CFD運行時一般是用加速收斂技術來將流體力學模型簡單的數(shù)學簡化處理，通過這種方式可以有效的節(jié)省計算的時間。CFD技術的使用和運行具有一定的穩(wěn)定性，這種性質主要是由于CFD技術系統(tǒng)是多個技術不同的模塊來組成的，這些模塊中的葉輪機械模塊可以對人員進行控制來對建筑物內部影響的設備參數(shù)進行輸入而形成一種三維的效果圖。由于CFD技術的應用是在數(shù)字模型上進行的，所以不同的系統(tǒng)數(shù)學模型的形狀也不相同。

2 CFD技術在暖通空調制冷工程中的應用

2.1 流體分析模型構建

在暖通空調制冷中對CFD技術進行應用，施工作業(yè)的正式進行需要建立相應的工程模型。在流體分析模型中，種類可以分為數(shù)學模型和物理模型。在利用數(shù)學的方式對流體的問題進行研究時，流體的問題需要滿足連續(xù)性方程的實際需求，在對流體模型進行分析和構建時，需要用動量方程和能量方程來進行計算。在實際的應用中，常用的方程是通過不可壓流體的粘性流體流動的控制微方程。在暖通空調制冷的過程中，為了有效的對完整的信息進行分析，需要對流體湍流的情況進行模擬，湍流流動是暖通空調制冷中最為常見的流體流動情況。

2.2 數(shù)據(jù)計算收斂加速

數(shù)據(jù)計算收斂加速主要值得是對數(shù)值進行求值，在對數(shù)值進行求解的過程中一般是有三個步驟：第一，應該先對邊界條件和初始條件進行了解，只有對這兩者進行充分的明確，才可以保障在進行數(shù)值求時所要解的方程有解，邊界條件簡單來說就是在所求解的區(qū)域的邊界上對于所求解的導數(shù)會隨著地點和時間的變化發(fā)生量變和規(guī)律。初始條件指的是研究對象在流動開始時每一個求解量變的空間分布的情況，初始條件是瞬態(tài)問題必須明確的，如果是穩(wěn)態(tài)問題則不用對初始條件進行明確。第二，需要對計算網(wǎng)格來科學的進行劃分，結構網(wǎng)格和非結構網(wǎng)格是計算網(wǎng)格的兩種不同的類型，非結構網(wǎng)格從空間分布上來看沒有結構網(wǎng)格的規(guī)范性高，在我國現(xiàn)階段所用的CFD軟件都有著對網(wǎng)格進行生產(chǎn)的專門工具。第三，建立離散方程之后再進行求解，離散方程的建立一般是通過有限容積法、有限元法和有限差分法等來進行的。

2.3 應用技術

在暖通空調中對CFD技術進行應用主要應用的技術為熱對流、熱傳導和熱輻射等內容。熱對流主要是引發(fā)的宏觀流體每一個部位相對的位移，主要就是指冷熱流體的傳熱過程。熱對流是在流體的介質中產(chǎn)生的，熱對流體過程中經(jīng)常會出現(xiàn)熱傳導的情況，造成這個情況產(chǎn)生的原因主要是由于流體中的分子不規(guī)則的進行熱運動導致。熱傳導指的是在物體的相對位移是根據(jù)分子、原子和自由電子等微觀粒子的熱運動來形成的傳熱，而不是物體之間發(fā)生相對位移來形成的傳熱稱為熱傳導。熱輻射主要指的是對象在熱狀態(tài)下的無線電波向空間進行傳遞的一種能力，熱輻射是一個非接觸性的傳熱。

2.4 應用領域

在對暖通空調房間的氣流組織進行設計時，要保障設計的合理和可靠，就需要進行一個良好的氣流分布方案，合理的氣流分布方案才可以為空調結構的設計提供有利的參考依據(jù)，在進行氣流分布方案設計時通過應用CFD技術可以實現(xiàn)對通風房間內的仿真模擬，通過模擬的數(shù)據(jù)來對室內其流動的分布情況進行預測，這樣就可以使得暖通空調制冷工程的效果得到充分的發(fā)揮。

建筑外環(huán)境對暖通空調制冷工程也有著一定的影響，所以為了保障暖通空調效果達到最佳，也要對建筑外環(huán)境進行分析，這樣才能提升設備的使用壽命，在對建筑外環(huán)境的分析設計中應用CFD 技術可以通過改善建筑外環(huán)境來提升暖通空調的制冷效果。暖通空調中運用CFD技術可以有效的對室內的空氣進行改善，通過對CFD技術的應用可以對室內的不同區(qū)域的溫度和濕度進行模擬，再通過模擬的數(shù)據(jù)來對暖通空調的性能和結構進行合理的調整，這種方式不但可以提升室內的空氣品質，還有效的對暖通空調的工作效率進行了提升。

3 結語

社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，使得各個領域中科技的應用都有了提升，CFD技術在社會的不斷發(fā)展中也取得了較大的進步，尤其是在暖通空調中的應用中，由于CFD技術在暖通空調制冷中進行應用可以有效的對建筑室內的空氣質量和氣流以及建筑物內外環(huán)境和性能的信息進行全面的掌握，所以不斷的被人們重視，通過CFD技術來為暖通空調制冷技術進行數(shù)據(jù)信息的掌握，可以有效的為建筑物提供有效的信息，進而能有幫助暖通空調制冷工程進行及時的改進和完善。

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