摘要：CFD技術(shù)因其自身具有對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行捕捉的作用可以有效應(yīng)用在暖通空調(diào)質(zhì)量工程設(shè)計(jì)中。除此之外，CFD技術(shù)中的數(shù)據(jù)建模方式以及空間模擬方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)，確保其在特定的工程中能夠發(fā)揮出應(yīng)有的制冷和供暖效果，進(jìn)而提升暖通空調(diào)系統(tǒng)的整體使用性能。文中就圍繞CFD技術(shù)的功能和應(yīng)用原則進(jìn)行分析，對(duì)其在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用進(jìn)行研究，希望其能夠真正發(fā)揮出自身的應(yīng)用價(jià)值，保證暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。
關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；制冷工程；CFD技術(shù)
CFD技術(shù)指的是利用相應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于流體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的有效捕捉，之后依據(jù)所得到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，最后利用相應(yīng)的技術(shù)進(jìn)行空間模擬，將所得到的數(shù)據(jù)信息以圖像的模式呈現(xiàn)出來(lái)，這對(duì)后續(xù)的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)很大的便利。在不斷應(yīng)用的過(guò)程中，CFD技術(shù)表現(xiàn)出很好的應(yīng)用性能，主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)性、操作簡(jiǎn)便、計(jì)算數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)受到外界因素的干擾和適用于多種設(shè)計(jì)工程中。正是由于這些優(yōu)勢(shì)，CFD技術(shù)已經(jīng)在很多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，文中就對(duì)其在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用展開(kāi)分析。
一、CFD技術(shù)基本功能及其在應(yīng)用原則分析
CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅能夠提升暖通空調(diào)的制冷效果，還能有效提升暖通空調(diào)的整體使用性能，為人們提供更加舒適的生活空間。在以往的暖通空調(diào)安裝過(guò)程中可以發(fā)現(xiàn)，由于暖通空調(diào)在制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面存在很大的不足，致使在實(shí)際使用的過(guò)程中很難保證制冷系統(tǒng)性能的發(fā)揮，這樣不僅會(huì)為人們的生活帶來(lái)困擾，還會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，影響暖通空調(diào)整體性能的發(fā)揮。而CFD技術(shù)在暖通空調(diào)制冷工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以有效改善上述問(wèn)題，進(jìn)一步提升暖通空調(diào)的制冷效果。
1、CFD技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)時(shí)的基本功能
CFD技術(shù)中所具備的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)捕捉功能以及數(shù)據(jù)模型建立和空間模擬功能，均可以應(yīng)用到對(duì)暖通空調(diào)制冷工程的設(shè)計(jì)中。通過(guò)對(duì)流體動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的全面分析，依據(jù)暖通空調(diào)制冷工程的制冷原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)制冷系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)。在空間模擬過(guò)程中，可以對(duì)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的不足進(jìn)行分析，提升暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的制冷性能。尤其是空間模擬功能可以幫助制冷系統(tǒng)完成系統(tǒng)優(yōu)化，進(jìn)一步提升制冷工程的運(yùn)行效果。實(shí)際上暖通空調(diào)制冷過(guò)程可以細(xì)分為三個(gè)階段：第一階段為前期處理階段；第二階段為輸出結(jié)果階段；第三階段為后臺(tái)處理階段，只有保證這三個(gè)階段的協(xié)同作用，才能從整體上提升暖通空調(diào)制冷工程的制冷作用。
2、CFD軟件應(yīng)用基本原則
將CFD技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中時(shí)，模型計(jì)算中需要的數(shù)據(jù)資料通常都是通過(guò)前端處理模塊生成，在該環(huán)節(jié)需要進(jìn)行建模、數(shù)據(jù)錄入還有網(wǎng)格生成等操作，此外還需要利用核心運(yùn)算器來(lái)求解分析所建立的模型，并數(shù)據(jù)分析結(jié)果數(shù)據(jù)信息，后臺(tái)針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行組織與詮釋?zhuān)缓笠灾庇^方式呈現(xiàn)，便于后續(xù)使用。
將CFD技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)制冷工程中時(shí)，需要考慮的原則主要包括模塊、周期以及參量等。一般情況下暖通空調(diào)制冷工程很難進(jìn)行模型化處理，但是利用CFD技術(shù)就能夠做到這一點(diǎn)，利用該項(xiàng)技術(shù)能夠有效揭示系統(tǒng)工程的本質(zhì)和內(nèi)涵。CFD技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)效果進(jìn)行可視化，在給定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，CFD就可以迅速計(jì)算分析出最終計(jì)算結(jié)果，建立設(shè)計(jì)參數(shù)與最終效果之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便設(shè)計(jì)者及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，確保暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)效果最優(yōu)。
二、利用CFD技術(shù)處理設(shè)計(jì)問(wèn)題的流程
1、模型建立
流體流動(dòng)規(guī)律物力模型的建立過(guò)程就是對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)描述的過(guò)程，本實(shí)例中的流動(dòng)問(wèn)題首先必須要符合連續(xù)性要求，基于能量方程以及動(dòng)量方程，并結(jié)合不可壓縮流體流動(dòng)控制微方程來(lái)建立模型。除此之外，暖通空調(diào)中涉及到的流體通常都是湍流流動(dòng)，因此還應(yīng)該通過(guò)湍流模型來(lái)對(duì)湍流流動(dòng)情況進(jìn)行有效模擬，通過(guò)上述物理方程可以對(duì)暖通空調(diào)中的氣體流動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行全面描述。
2、求解分析
初始條件和邊界條件的確定。數(shù)值求解的前提條件就是具有初始條件以及邊界條件。所謂初始條件指的就是在運(yùn)行開(kāi)始時(shí)刻研究對(duì)象所處的狀態(tài)。而邊界條件指的就是研究對(duì)象在邊界區(qū)域所處的狀態(tài)變量；網(wǎng)絡(luò)劃分。網(wǎng)絡(luò)又有結(jié)構(gòu)網(wǎng)格以及非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格之分。就空間結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)網(wǎng)格較為規(guī)范，但是非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格卻不存在規(guī)范的線條。當(dāng)前階段的CFD軟件都能夠?qū)W(wǎng)格進(jìn)行自動(dòng)劃分；離散方程的建立與求解。
3、結(jié)果可視化
上步驟中得到的計(jì)算結(jié)果都是以節(jié)點(diǎn)數(shù)值的形式存儲(chǔ)在內(nèi)存當(dāng)中，研究人員無(wú)法分析和研究這些數(shù)據(jù)資料，必須要對(duì)結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步處理。CFD技術(shù)能夠?qū)Y(jié)算結(jié)果進(jìn)行處理同時(shí)將獲得的數(shù)據(jù)以圖形的形式呈現(xiàn)出來(lái)。
三、暖通空調(diào)制冷工程中CFD技術(shù)應(yīng)用范圍
1、建筑外部周?chē)h(huán)境分析
建筑內(nèi)部環(huán)境的暖通空調(diào)通風(fēng)效果好壞在很大程度上受到建筑外部周?chē)h(huán)境的影響，實(shí)時(shí)有效分析建筑物所在區(qū)域二次風(fēng)等情況具有重要作用�；贑FD技術(shù)可以針對(duì)建筑外部周?chē)L(fēng)的流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)有效分析模擬，該模擬分析結(jié)果又會(huì)協(xié)助優(yōu)化建筑內(nèi)部空調(diào)制冷效果，使得暖通空調(diào)的通風(fēng)效果在整體上得到顯著提升，進(jìn)而提升用戶(hù)舒適度和滿意度。
2、建筑內(nèi)部空氣質(zhì)量研究。
暖通空調(diào)中CFD技術(shù)的另一個(gè)應(yīng)用就是評(píng)定建筑內(nèi)部空氣質(zhì)量。進(jìn)行空氣質(zhì)量評(píng)定時(shí)涉及到的參數(shù)主要包括室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速以及空氣污染程度等，利用CFD技術(shù)可以準(zhǔn)確檢測(cè)上述參數(shù)信息。進(jìn)而優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，確保室內(nèi)具有良好的溫度和濕度，并優(yōu)化空氣質(zhì)量，提升換氣效率。
3、空調(diào)房間通風(fēng)氣體流動(dòng)組織設(shè)計(jì)
通過(guò)優(yōu)化暖通空調(diào)的通風(fēng)結(jié)構(gòu)能夠使得氣體流動(dòng)模式達(dá)到最優(yōu)，而利用CFD
技術(shù)能夠精確模擬分析暖通空調(diào)通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的氣體流動(dòng)狀態(tài)。除此之外，該技術(shù)還可以監(jiān)測(cè)任何可能對(duì)通風(fēng)效果造成影響的初始條件和邊界條件。通過(guò)該方法可以準(zhǔn)確掌握通風(fēng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部氣流的分布狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使得最
終的通風(fēng)效果達(dá)到最優(yōu)，確保暖通空調(diào)制冷效果的最優(yōu)。
4、建筑設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)計(jì)
通常情況下暖通空調(diào)制冷工程牽涉到的設(shè)備非常多，常見(jiàn)的有空調(diào)器、蓄冰槽以及風(fēng)機(jī)等，這些設(shè)備共同的特點(diǎn)就是基于流體性質(zhì)而工作，整個(gè)設(shè)備的性能好壞直接受到流體流動(dòng)狀態(tài)的影響。因此可以利用CFD技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部流體流動(dòng)狀況的分析模擬，在對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行研究分析的基礎(chǔ)上對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化，減少建筑的能源消耗，并節(jié)省設(shè)備在工作過(guò)程中的費(fèi)用。
結(jié)語(yǔ)：
CFD技術(shù)具有運(yùn)行速度快、成本偏低以及資料完備等諸多特點(diǎn)，因此其在流體領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，在暖通空調(diào)制冷工程中的應(yīng)用范圍包括：建筑外部周?chē)h(huán)境分析、建筑內(nèi)部空氣質(zhì)量研究、空調(diào)房間通風(fēng)氣體流動(dòng)組織設(shè)計(jì)以及建筑設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)計(jì)等，通過(guò)CFD技術(shù)的應(yīng)用使得暖通空調(diào)制冷工程的設(shè)計(jì)得到了有效改善，顯著提高了暖通空調(diào)的制冷作用。
