摘要：在暖通空调工程中应用CFD技术，可以提高工程的设计效果，还可以确保暖通空调的制冷效果，在多个工程实践应用中都得到的证实。该技术操作简单方便，工作效率高，运行成本低，可以对暖通空调施工的多个步骤进行优化，因此受到一线技术人员的青睐。本文根据笔者工作实践，对CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用进行了分析和探讨。
关键词：CFD技术；暖通空调；制冷工程
1分析CFD技术
1.1CFD技术简析
对于CFD技术而言，其全称为ComputationalFluidDynamics，汉意为计算流体动力学。该CFD技术义计算机技术为基础，主要功能是建立数学模型，实践中被广泛的应用。这一暖通技术特点明显，例如需要完备的资料，工作速度比较快，运行成本低，是一种资料完备、速度快且成本较低的建模方式。技术原理简单，通过数值求解之后，可以对流体流动的微分方程进行控制，进而得到流体流动时的流场在某个连续区域内的离散分布情况，掌握这一规律之后，通过CFD技术就可以对具体的流动情况进行模拟，为以后暖通空调的施工提供帮助。
1.2分析CFD技术实践应用的基本原则
应用计算机模型时，计算时所需要的数据都是在前端形成的，因此为了工作质量，工作人员会在这个过程中构建模型，同时把数据统一录入到模型中，最终就可以生成网格。通过这一过程就可以看出实践应用中前端处理非常重要，确保后续使用数据的准确性。在暖通空调中应用CFD技术时，工作人员要遵循模块、参量、周期等原则，确保将暖通空调的作用发挥到最大，将暖通空调的制冷效果达到最好。
2分析CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用
2.1分析模型的建立
在暖通空调制冷工程中应用CFD技术时，可以建立工程模型，然后进行施工操作。模型包括物理模型和数学模型。具体而言，利用数学计算方法对流体问题进行深入研究，要求在暖通空调施工中，涉及到的所有流体问题都可以满足连续性方程的需求，计算时技术人员可以采用动量方程和能量方程。在实践工作中，工作人员更愿意使用粘性流体流动的控制微方程，其具有不可压流体的特点。暖通空调具有制冷作用，对这方面进行施工中，由于大多数情况下流体都属于湍流流动，因此技术人员可以建立湍流模型，可以很好的模拟流体湍流流动情况，通过这些措施就可以准确对相关问题进行研究，有利于以后进行数值求解，下面就相关问题进行深入分析。
2.2分析求解数值的方法
具体应用数值求解时，可以分为三步来进行，第一步，工作人员要清楚边界条件和初始条件，当工作人员明确这两点后，就能够确保所有方程都有一个解。对于边界条件而言，进行区域边界求解时，求解导数具有随着地点、时间变化的规律，或者是一个变量。对于初始条件而言，对于研究的对象而言，在流动刚开始的时候，相关求解变量在空间中的具体分布情况。对于稳态问题而言，相关的瞬态问题工作人员必须先清楚确初始条件，否则不能开展相关工作。第二步：合理划分计算网格，在这方面涉及到的计算网格包括两个类型，分别是结构网格和非结构网格，如果从空间分布情况进行分析，结构网格优势更加明显，其比非结构网格整体更加标准，具体而言，在标准的四边形范围内，从空间分布方面进行分析，如果是非结构网格，其没有非常明显的列线和行线，但是对于结构网格而言，其分布一般都是非常规范的，分别是成列、成行的规范分布。如果从当前实际运用情况分析，在不同的CFD软件中都设置了生成网格的专门工具。第三步：可以构建离散方程，结合相关数据对其进行求解，一般情况下在这方面计算时，工作人员会使用有限差分法、有限容积法、有限元法进行计算，准确得到求解区域的离散。
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2.3分析处理数值解的具体方法
通过上述分析可以得知，利用CFD模拟技术就可以计算出空间流体的数值，但是技术人员要清楚，最终得到的数值都是以节点数值的形式存在的，导致相关工作人员的工作难度增加，工作人员不能对数据和结果进行分析，导致工作中存在问题。从当前的情况分析，虽然市面上研发出了很多种CFD软件，都出现了CFD计算结果的后处理工序，通过CFD数据后处理之后所得到的数据便可以通过静态的图片将其显示出来。由此可见，CFD技术优势明显，在以后的发展中，该技术应用范围会更加广阔。例如在实践应用中，主要运用了质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程，为了确保最终的计算结果，工作人员操作时要严格按照上述步骤操作，不能出现任何问题，例如第一步建立相关模型，第二步求解相关的数值，第三步对得到的数值解进行可视化处理，最后一步对暖通空调制冷的实践使用情况进行设施及，当对数值解完成可视化处理，并最终通过专家小组的评估之后，就可以正式使用。
在本文所研究的暖通空调制冷领域，CFD技术可以预测流体的流动特性，可以实现传质（分离、溶解等）、传热（导热、对流和辐射）、相变（凝固、沸腾等）和化学反应等功能。CFD具体应用主要包括以下方面：
2.4室内气流组织的设计
一个空间的空调制冷效果如何，与其的气流组织形式有很直接的关系。通过利用CFD进行模拟，可以预测此空间内气流相关参数的详细分布情况，从而有力的指导通风空调系统的设计。通风空调空间一般可分为普通空间和特殊空间，前者主要指用来居住、办公的空间，还包括高大空间等，后者主要指医院、交通工具和一些特殊场所等的空间。
2.5建筑外部环境的分析
建筑物的外部环境对其内部环境的影响不可小觑，建筑小区热环境、小区二次风等问题日益成为人们关注的热点。利用CFD技术，可以便捷快速地对建筑物的外部环境进行相关参数的模拟和分析，从而对建筑物外部的风环境等进行合理的设计。
2.6问题分析和前处理
首先定义适当的模拟目标、对物理问题合理简化、确定合适的模拟方法。在定义模拟目标时，需要很清楚地回答需要得到什么样的结果（如压力降、质量流率或阻力等）?这些结果将被如何使用?需要什么样的模拟精度?需要多长时间得到计算结果等。然后确定模拟的计算域范围。考虑如何将关心的问题从一个完整的较大的系统中隔离出来，取定计算域的起始与终止位置，在确定此计算域范围时要分析在边界上是否有边界条件信息、这些边界条件类型能否与这些信息匹配、是否能将计算域的边界确定在有合理数据的位置，分析问题能否简化为二维问题或轴对称问题。其次根据几何的复杂程度和流动特点选择合适的网格单元类型。对于简单的几何，一般情况下四边形、六面体网格的质量较高，而且单元数量较少（相对于三角形、四面体网格而言）。
2.7解算器执行
首先要设置数值模型，包括：选择物理模型，如湍流、燃烧、多相流等；定义材料属性，如流体、固体、混合材料等；指定工作条件；指定边界条件；提供初始值；设置解算器控制参数，如松弛因子、库朗数等；设置收敛监控曲线。然后要计算并监控解的过程，计算直到离散守恒型方程的数值迭代的过程收敛。为了提高解的精度，需要对收敛标准和收敛解的精度进行综合判断。
2.8后处理
当计算收敛之后，需要检查计算的结果并提取其中的有用的数据。通常情况下，提取有用数据方式包括彩色图像、曲线以及物理量的数值报告三种方式。然后在对结果进行分析的基础上，考虑如何修正模型以获得更加理想的计算结果。
3总结
通过以上对CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用分析,发现其技术特点明显,主要分为三个工作流程,分别是建立模型,进行数值求解,然后对求解得到的数值进行可视化处理。
参考文献
[1]张文涛,杨士心.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,2015,5(36).
论文作者:郝莹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/24
标签：数值论文; 网格论文; 技术论文; 流体论文; 模型论文; 方程论文; 暖通论文; 《基层建设》2018年第4期论文;