摘要：CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用主要是建立模型、數(shù)值求解以及將求解數(shù)據(jù)可視化三步，能夠幫助工作人員充分了解空調(diào)內(nèi)部流體運(yùn)行情況，從而減輕工作人員工作量，提高工作效率。但是，目前我國(guó)CFD技術(shù)依然存在一點(diǎn)的缺陷，不能與國(guó)際接軌，需要進(jìn)一步的完善和提高。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；制冷工程；CFD技術(shù)；應(yīng)用

1、暖通空調(diào)CFD技術(shù)應(yīng)用基本功能以及基本原則

CFD技術(shù)是一種成本較低、速度快以及資料完備的暖通技術(shù)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)整體設(shè)計(jì)過(guò)程中性能的提升，改善空調(diào)制冷效果不強(qiáng)問(wèn)題，從而保障整體空調(diào)系統(tǒng)的最優(yōu)化模式。如下對(duì)暖通空調(diào)CFD技術(shù)應(yīng)用的基本功能以及基本原則進(jìn)行詳細(xì)介紹：

1.1 暖通空調(diào)CFD技術(shù)應(yīng)用基本功能。

對(duì)于CFD技術(shù)而言，在暖通空調(diào)制冷過(guò)程中不僅可以預(yù)測(cè)流體流動(dòng)性質(zhì)，還能夠?qū)崿F(xiàn)整體傳質(zhì)、傳熱、相變等功能，有效地改善了相關(guān)結(jié)構(gòu)的壓力和變形，對(duì)于暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化有著非常重要的作用。一般對(duì)于暖通空調(diào)制冷中包括前端處理、計(jì)算和結(jié)果數(shù)據(jù)生成以及后臺(tái)相關(guān)處理三個(gè)功能模塊，通過(guò)這幾個(gè)模塊的相互協(xié)調(diào)從而實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的高效性和穩(wěn)定性。

1.2 CFD軟件基本原則

在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中應(yīng)用CFD技術(shù)時(shí)，由于前端處理通常要生成計(jì)算模型所必需的數(shù)據(jù)，一般在這個(gè)環(huán)節(jié)上要進(jìn)行建模、數(shù)據(jù)錄入以及網(wǎng)格的生成。同時(shí)核心運(yùn)算器還要對(duì)模塊任務(wù)進(jìn)行相應(yīng)的解析分解，最終形成結(jié)果數(shù)據(jù)以供后臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)組織和詮釋，在以直觀的形式生成方便使用。因?yàn)樵趹?yīng)用CFD技術(shù)時(shí)基本要考慮的原則就是模塊、參量、周期。

2、CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程中實(shí)際應(yīng)用

2.1 建立模型

CFD技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用于暖通空調(diào)制冷工程中主要是由于該技術(shù)將計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算原理與空調(diào)制冷工程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而優(yōu)化工作模式，節(jié)省工程時(shí)間，提高工作效率的一種高效技術(shù)模式。CFD技術(shù)本質(zhì)就是模擬仿真技術(shù)，也是計(jì)算機(jī)3D模型的應(yīng)用。因此，在CFD技術(shù)中首先就需要建立相關(guān)的模型，其中主要包括物理模型和數(shù)學(xué)模型。建立模型的過(guò)程就是將暖通空調(diào)制冷工程所需的流體工作部分通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算的方式直觀明了的表達(dá)出來(lái)，從而讓工作人員更快了解暖通空調(diào)制冷工程中流體工作運(yùn)行情況和原理。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，工作人員往往更傾向于使用控制微方程。同時(shí)，由于湍流流動(dòng)暖通空調(diào)制冷工程中流體的主要流動(dòng)方式，因此，CFD技術(shù)用也應(yīng)該選用適當(dāng)?shù)耐牧髂Ｐ蛯?duì)實(shí)際情況進(jìn)行仿真模擬，從而提高模型的真實(shí)度。

2.2 數(shù)值求解

建立相關(guān)模型后，下一步就是對(duì)數(shù)值進(jìn)行求解。首先，為了保證方程有解，工作人員應(yīng)該明確暖通空調(diào)制冷工程的邊界及初始條件。所謂邊界條件，就是指臨界于滿足和不滿足方程有解的變量或者變化規(guī)律。所謂初始條件就是指研究對(duì)象初始狀態(tài)下的空間分布情況。只用充分了解這兩點(diǎn)，工作人員才能運(yùn)用公式解出相關(guān)方程。了解邊界及初始條件后，下一步就是合理劃分計(jì)算機(jī)網(wǎng)格。計(jì)算機(jī)網(wǎng)格時(shí)CFD技術(shù)中較為關(guān)鍵的部分，也是CFD技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)格主要包括結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格兩種。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。建立網(wǎng)格后，最后一步就是對(duì)離散方程進(jìn)行求解。工作人員根據(jù)已知條件，求解離散方程，從而得出相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.3 數(shù)值解的可視化處理

完成前兩步工作后，CFD技術(shù)還需要將求解的數(shù)值進(jìn)行可視化處理，才能體現(xiàn)CFD技術(shù)的模擬仿真性，從而發(fā)揮出CFD技術(shù)的效用。由于求解的數(shù)值往往以節(jié)點(diǎn)數(shù)值的方式存在，工作人員的工作難度大大增加，因此，很難對(duì)數(shù)值進(jìn)行可視化處理。因此，工作人員應(yīng)該充分利用CFD技術(shù)，將運(yùn)算后的數(shù)據(jù)通過(guò)靜態(tài)圖片的方式展現(xiàn)出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)值解的可視化，讓工作人員能夠充分了解暖通空調(diào)制冷工程流體運(yùn)轉(zhuǎn)情況，從而提高工作效率。

3、我國(guó)暖通空調(diào)制冷行業(yè)開(kāi)展CFD研究的發(fā)展方向

自70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始CFD技術(shù)的應(yīng)用研究，20年來(lái)已取得許多重要的成就，研究的范圍從以室內(nèi)空氣分布以及建筑物內(nèi)煙氣流動(dòng)規(guī)律的模擬為主，逐漸擴(kuò)展到室外及建筑小區(qū)繞流乃至大氣擴(kuò)散問(wèn)題，并已形成一些可以解決實(shí)際問(wèn)題的軟件。但從總體上看，我們與國(guó)外先進(jìn)水平是有較大差距的。前面已經(jīng)談到， CFD 的軟件一般應(yīng)包括3 部分， 即前處理、求解（ 核心） 部分及后處理（ 科學(xué)計(jì)算可視化） 部分。從軟件工程的角度來(lái)看， 求解（ 核心計(jì)算） 的部分與國(guó)外先進(jìn)水平差距不大， 主要差距表現(xiàn)在前處理即幾何造型與網(wǎng)格生成技術(shù)、后處理即科學(xué)計(jì)算可視化部分。所以， 從總體上看， 我國(guó)暖通空調(diào)制冷行業(yè)中開(kāi)展CFD 方面研究尚有大量工作要做， 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1繼續(xù)加強(qiáng)算法理論方面的基礎(chǔ)研究；

3.2研究網(wǎng)格自動(dòng)生成技術(shù)；

3.3研究科學(xué)計(jì)算可視化技術(shù)；

3.4用CFD 技術(shù)開(kāi)展本行業(yè)中的應(yīng)用研究。CFD 技術(shù)在CAE 工程中已表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢(shì)， 將與CAD 及CAM 乃至AI 技術(shù)有效地結(jié)合在一起并將顯示其強(qiáng)大的生命力。

結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)階段CFD已經(jīng)在暖通空調(diào)領(lǐng)域上進(jìn)行應(yīng)用，但是在全世界范圍內(nèi)，日本和歐洲等國(guó)家的相關(guān)技術(shù)走在世界的前列，并且現(xiàn)階段的日本已經(jīng)將CFD技術(shù)全面的應(yīng)用到暖通行業(yè)的實(shí)用當(dāng)中，并且國(guó)外CFD不僅基礎(chǔ)成果豐富，而且其軟件業(yè)比較成熟。我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始將CFD與暖通領(lǐng)域進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)某晒蛯?shí)際應(yīng)用。但是從全面上來(lái)說(shuō)，要將其全面的加入到暖通工程領(lǐng)域中還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間發(fā)展，所以我們要大力發(fā)展我們的科技水平以使其在暖通領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)。

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