摘要：随着社会的发展和科技的进步,在暖通空调制冷工程中,CFD技术的使用越来越广泛。这种技术可以快速提高暖通空调的整体设计性能,对提高空调制冷效果大有帮助。本文就CFD技术的基本功能和应用原则进行分析,并探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体应用。
关键词：CFD技术；暖通空調；制冷工程；质量；经济效益
引言
CFD技术是一种成本较低、速度快以及资料完备的暖通技术，通过实现对整体设计过程中性能的提升，改善空调制冷效果不强问题，从而保障整体空调系统的最优化模式。CFD技术即计算机流体动力学，其功能主要是可以对流动的流体数据进行捕捉，并建立数据模型，对其进行空间模拟分析，最后通过图像的形式进行显示，供对其进行分析。CFD模拟设备具有操作简单，价格低廉，数值计算不受外界空间的限制、模拟各种工况等特点。
1 CFD技术分析
CFD是英文Computaional Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称，通过计算机数值计算和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。CFD可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟，是进行“三传”（传热、传质、动量传递）及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等诸多工程领域。暖通空调制冷行业是 CFD 技术应用的重要领域之一.
1933年，英国人Thom首次数值求解了二维粘性流体偏微分方程，标志着CFD的诞生；1974年，丹麦的P.V.Nielsen利用流函数和涡旋公式求解封闭二维流动方程，采用k-ε流体湍流模型模拟室内空气流动情况，首次将CFD技术应用于空调工程。随后10多年，世界各发达国家出于节约能源和提高社会工作效率的考虑，都投入大量人力、物力、财力来进行这方面的研究，并且取得了一定的成果.短短的 20 多年内，CFD 技术在暖通空调工程中的研究和应用也进行地如火如荼。如今，CFD 技术逐渐成为广大空调工程师和建筑师解决分析工程问题的强有力工具。
美国是使用CFD技术较早的国家之一。1986年美国国家标准协会对世界范围内用CFD模拟室内空气流动的发展情况进行了总结，并成立了专门研究机构，致力于室内空气流动的研究。美国ASHARE协会于1989年成立了研究用CFD方法预测室内空气流动的研究机构，比较完整的研究了CFD方法模拟室内空气流动的相关问题。日本是另一个使用CFD技术较成功的国家。数值模拟技术在日本建筑环境工程领域的应用始于20世纪70年代初
2 CFD运用分析
在了解CFD技术以后，需要根据暖通空调制冷工程的实际情况，将其应用到其中，以此保证CFD技术在暖通空调制冷工程的运用效果，下面就对具体的内容，展开了具体的分析和阐述。
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2.1 模型的构建
CFD技术在暖通空调制冷工程运用的时候，需要先建立工程模型，然后根据模型在进行具体的操作。工程模型一般情况下分为物理模型和数学模型，那么在模型构建的时候，具体的内容可以从以下几点展开。
①主要是利用数学计算的方式，将暖通空调制冷工程中的流体问题进行描述和研究，这样可以在一定程度上满足方程连续性的要求。②暖通空调制冷工程中流体流动一般都是处于湍流流动，因此需要根据湍流流动的实际情况，进行模型构建，这样可以将问题具体的描述出来，便于对工程的后期调节。
2.2 数据计算
其实，暖通空调制冷工程中流体状态计算是一项较为复杂的体系，因此为了有效提升其计算效率，一般采用收敛技术的形式，这样可以避免耗时问题的产生。在利用收敛技术进行数据计算的时候，通常是包括两个方面：①重网格法；②残差法等方面。通过利用这两种方式，可以有效提升暖通空调制冷工程的计算效率，保证流体状态分析的简便性，那么在具体应用的死活，一般情况下主要是分为3个步，具体的内容如下。
（1）工作人员需要明确边界条件和初始条件，这样主要是保证所用方程都有一个解。同时，对边界条件而言，需要根据地点、时间变化等方面，进行变量的分析。针对初始条件，在暖通空调制冷工程流体刚开始的时候，需要根据空间具体的分布情况，进行相关求解变量，这样可以在一定程度上保证求解的准确性。
（2）需要对计算网格进行合理的计算，一般情况下都是利用结构网格和非结构网格等等方面，并且完需要根据工程空间情况进行分布。同时，在计算网格分布的时候，可以明显看出结构网格的优势更加的明显，在标准的四边形范围内，从空间分布方面进行分析。若是非结构网格，没有明显的列线是和行线，但是对于网格部分而言，其分布还是非常规范，并且分别是成列、成行都是处于规范分布的状态，以此有效保证计算网格的合理性，实现良好的计算效率。
2.3 数值解可视化处理
在CFD技术应用的过程中，可以对空间流体的数值进行求解，但是在求解是得到数值结果以后，一般都是以节点数值的形式存在，这样在很大程度上增加了工作难度，其结果的准确率相对较低。因此，CFD技术通过利用相应的软件对求解数值进行后期处理，在完成数据处理以后，可以利用静态图片的形式将是求解结果显示出来，为提升暖通空调制冷工程的质量，给予基础性的保证。
2.4 专用模块
为了满足各个用户的使用需求，CFD技术可以根据暖通空调制冷工程的实际情况，设置各种专用模块，并且需要将其与软件的专用版本结合起来，这样可以对复杂流体进行有效计算，并且保证计算结果的准确性。同时，在计算的时候，还会自动化的生成网格，是对边界条件的设置也进行了相应简化，这样可以在一定程度上提升相关工作的效率，实现良好的经济效益。另外，CFD技术在设置专用模块的时候，网格自动化生成是非常关键性的一个功能，可以为相关工作提供几何参数，并且生成3D网格，便于后期相关工作的展开。
2.5 外部环境
外部环境会直接暖通空调制冷工程使用效果，为了改变这现状，利用CFD技术的应用，可以对外部环境进行全面的分析，根据热环境、二次风等方面，对暖通空调制冷工程进行进一步的优化，其目的就是提升其使用效果，降低对能源的消耗，实现良好的经济效益。
3 CFD应用中的局限性
（1）商用CFD软件模拟流动与换热现象的数学模型很丰富，具有很强的通用型，但在
处理发动机某些复杂结构时，模型的针对性则不足此时CFD分析结果只能作为设计工作的参考为了提供准确度较高的定量分析结果，还需要大量试验验证的数据支持
（2）对发动机的热端部件尤其是转子件的温度预估十分重要目前CFD技术对于转动系转转系的流动分析，尤其是换热特性分析仍有较大误差，需通过更多试验研究来完.
结束语
根据以上的综合论述，得出了以下几个结论。
（1）本文对CFD技术进行了简要的分析和阐述，只有了解该方面，才能有针对性将CFD技术应用到暖通空调制冷工程，实现良好预期的效果。
（2）从模型的构建、数据计算、数值解可视化处理、专用模块、外部环境等方面，对CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用，进行了明确和分析，其目的就是保证暖通空调制冷工程的使用效果，提升其质量，全面展现出CFD技术的优势，并且对其行业的发展，给予了重要的技术支持。
参考文献
[1]张玉忠.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].住宅与房地产，2018，（25）：180，203.
[2]姜腾.CFD技术在暖通空调制冷工程中应用研究[J].时代农机，2018，45（05）：227.
[3]罗伟. CFD技术在空调制冷工程中的应用[J]. 环球市场, 2016(27):223-224.
[4]张杰. CFD技术在暖通空调制冷工程中应用[J]. 科技展望, 2015(23).
论文作者:刘建奇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：技术论文; 暖通论文; 工程论文; 空调制冷论文; 网格论文; 流体论文; 数值论文; 《建筑学研究前沿》2019年11期论文;