论文部分内容阅读
摘要：CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用主要是建立模型、数值求解以及将求解数据可视化三步，能够帮助工作人员充分了解空调内部流体运行情况，从而减轻工作人员工作量，提高工作效率。但是，目前我国CFD技术依然存在一点的缺陷，不能与国际接轨，需要进一步的完善和提高。
关键词：暖通空调；制冷工程；CFD技术；应用
1、暖通空调CFD技术应用基本功能以及基本原则
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。如下对暖通空调CFD技术应用的基本功能以及基本原则进行详细介绍：
1.1 暖通空调CFD技术应用基本功能。
对于CFD技术而言，在暖通空调制冷过程中不仅可以预测流体流动性质，还能够实现整体传质、传热、相变等功能，有效地改善了相关结构的压力和变形，对于暖通空调制冷系统的优化有着非常重要的作用。一般对于暖通空调制冷中包括前端处理、计算和结果数据生成以及后台相关处理三个功能模块，通过这几个模块的相互协调从而实现暖通空调制冷系统的高效性和稳定性。
1.2 CFD软件基本原则
在暖通空调制冷系统中应用CFD技术时，由于前端处理通常要生成计算模型所必需的数据，一般在这个环节上要进行建模、数据录入以及网格的生成。同时核心运算器还要对模块任务进行相应的解析分解，最终形成结果数据以供后台进行相应的数据组织和诠释，在以直观的形式生成方便使用。因为在应用CFD技术时基本要考虑的原则就是模块、参量、周期。
2、CFD技术在暖通空调制冷工程中实际应用
2.1 建立模型
CFD技术之所以被广泛应用于暖通空调制冷工程中主要是由于该技术将计算机模拟计算原理与空调制冷工程有机结合起来，从而优化工作模式，节省工程时间，提高工作效率的一种高效技术模式。CFD技术本质就是模拟仿真技术，也是计算机3D模型的应用。因此，在CFD技术中首先就需要建立相关的模型，其中主要包括物理模型和数学模型。建立模型的过程就是将暖通空调制冷工程所需的流体工作部分通过数学运算的方式直观明了的表达出来，从而让工作人员更快了解暖通空调制冷工程中流体工作运行情况和原理。在实际运用过程中，工作人员往往更倾向于使用控制微方程。同时，由于湍流流动暖通空调制冷工程中流体的主要流动方式，因此，CFD技术用也应该选用适当的湍流模型对实际情况进行仿真模拟，从而提高模型的真实度。
2.2 数值求解
建立相关模型后，下一步就是对数值进行求解。首先，为了保证方程有解，工作人员应该明确暖通空调制冷工程的边界及初始条件。所谓边界条件，就是指临界于满足和不满足方程有解的变量或者变化规律。所谓初始条件就是指研究对象初始状态下的空间分布情况。只用充分了解这两点，工作人员才能运用公式解出相关方程。了解边界及初始条件后，下一步就是合理划分计算机网格。计算机网格时CFD技术中较为关键的部分，也是CFD技术的重点和难点，目前计算机网格主要包括结构网格和非结构网格两种。在实际运用过程中，需要根据实际情况进行选择。建立网格后，最后一步就是对离散方程进行求解。工作人员根据已知条件，求解离散方程，从而得出相关数据。
2.3 数值解的可视化处理
完成前两步工作后，CFD技术还需要将求解的数值进行可视化处理，才能体现CFD技术的模拟仿真性，从而发挥出CFD技术的效用。由于求解的数值往往以节点数值的方式存在，工作人员的工作难度大大增加，因此，很难对数值进行可视化处理。因此，工作人员应该充分利用CFD技术，将运算后的数据通过静态图片的方式展现出来，从而实现数值解的可视化，让工作人员能够充分了解暖通空调制冷工程流体运转情况，从而提高工作效率。
3、我国暖通空调制冷行业开展CFD研究的发展方向
自70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究机构开始CFD技术的应用研究，20年来已取得许多重要的成就，研究的范围从以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，逐渐扩展到室外及建筑小区绕流乃至大气扩散问题，并已形成一些可以解决实际问题的软件。但从总体上看，我们与国外先进水平是有较大差距的。前面已经谈到， CFD 的软件一般应包括3 部分， 即前处理、求解（ 核心） 部分及后處理（ 科学计算可视化） 部分。从软件工程的角度来看， 求解（ 核心计算） 的部分与国外先进水平差距不大， 主要差距表现在前处理即几何造型与网格生成技术、后处理即科学计算可视化部分。所以， 从总体上看， 我国暖通空调制冷行业中开展CFD 方面研究尚有大量工作要做， 主要表现在以下几个方面：
3.1继续加强算法理论方面的基础研究；
3.2研究网格自动生成技术；
3.3研究科学计算可视化技术；
3.4用CFD 技术开展本行业中的应用研究。CFD 技术在CAE 工程中已表现出巨大的优势， 将与CAD 及CAM 乃至AI 技术有效地结合在一起并将显示其强大的生命力。
结语
在现阶段CFD已经在暖通空调领域上进行应用，但是在全世界范围内，日本和欧洲等国家的相关技术走在世界的前列，并且现阶段的日本已经将CFD技术全面的应用到暖通行业的实用当中，并且国外CFD不仅基础成果丰富，而且其软件业比较成熟。我国从20世纪80年代开始将CFD与暖通领域进行结合应用，现在已经有了相当的成果和实际应用。但是从全面上来说，要将其全面的加入到暖通工程领域中还需要很长的一段时间发展，所以我们要大力发展我们的科技水平以使其在暖通领域做出更大的贡献。
参考文献：
[1]龚光彩.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调，2012，29（6）：25-27.
[2]Flake K.K.，潭洪卫，等.空调设计中的 CFD应用[J].现代空调，2011（1）.
[3]董玉平.高大空间建筑空调系统CFD模拟[D].天津：天津大学，2013.
关键词：暖通空调；制冷工程；CFD技术；应用
1、暖通空调CFD技术应用基本功能以及基本原则
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。如下对暖通空调CFD技术应用的基本功能以及基本原则进行详细介绍：
1.1 暖通空调CFD技术应用基本功能。
对于CFD技术而言，在暖通空调制冷过程中不仅可以预测流体流动性质，还能够实现整体传质、传热、相变等功能，有效地改善了相关结构的压力和变形，对于暖通空调制冷系统的优化有着非常重要的作用。一般对于暖通空调制冷中包括前端处理、计算和结果数据生成以及后台相关处理三个功能模块，通过这几个模块的相互协调从而实现暖通空调制冷系统的高效性和稳定性。
1.2 CFD软件基本原则
在暖通空调制冷系统中应用CFD技术时，由于前端处理通常要生成计算模型所必需的数据，一般在这个环节上要进行建模、数据录入以及网格的生成。同时核心运算器还要对模块任务进行相应的解析分解，最终形成结果数据以供后台进行相应的数据组织和诠释，在以直观的形式生成方便使用。因为在应用CFD技术时基本要考虑的原则就是模块、参量、周期。
2、CFD技术在暖通空调制冷工程中实际应用
2.1 建立模型
CFD技术之所以被广泛应用于暖通空调制冷工程中主要是由于该技术将计算机模拟计算原理与空调制冷工程有机结合起来，从而优化工作模式，节省工程时间，提高工作效率的一种高效技术模式。CFD技术本质就是模拟仿真技术，也是计算机3D模型的应用。因此，在CFD技术中首先就需要建立相关的模型，其中主要包括物理模型和数学模型。建立模型的过程就是将暖通空调制冷工程所需的流体工作部分通过数学运算的方式直观明了的表达出来，从而让工作人员更快了解暖通空调制冷工程中流体工作运行情况和原理。在实际运用过程中，工作人员往往更倾向于使用控制微方程。同时，由于湍流流动暖通空调制冷工程中流体的主要流动方式，因此，CFD技术用也应该选用适当的湍流模型对实际情况进行仿真模拟，从而提高模型的真实度。
2.2 数值求解
建立相关模型后，下一步就是对数值进行求解。首先，为了保证方程有解，工作人员应该明确暖通空调制冷工程的边界及初始条件。所谓边界条件，就是指临界于满足和不满足方程有解的变量或者变化规律。所谓初始条件就是指研究对象初始状态下的空间分布情况。只用充分了解这两点，工作人员才能运用公式解出相关方程。了解边界及初始条件后，下一步就是合理划分计算机网格。计算机网格时CFD技术中较为关键的部分，也是CFD技术的重点和难点，目前计算机网格主要包括结构网格和非结构网格两种。在实际运用过程中，需要根据实际情况进行选择。建立网格后，最后一步就是对离散方程进行求解。工作人员根据已知条件，求解离散方程，从而得出相关数据。
2.3 数值解的可视化处理
完成前两步工作后，CFD技术还需要将求解的数值进行可视化处理，才能体现CFD技术的模拟仿真性，从而发挥出CFD技术的效用。由于求解的数值往往以节点数值的方式存在，工作人员的工作难度大大增加，因此，很难对数值进行可视化处理。因此，工作人员应该充分利用CFD技术，将运算后的数据通过静态图片的方式展现出来，从而实现数值解的可视化，让工作人员能够充分了解暖通空调制冷工程流体运转情况，从而提高工作效率。
3、我国暖通空调制冷行业开展CFD研究的发展方向
自70年代末80年代初起，即已有一些高校、研究机构开始CFD技术的应用研究，20年来已取得许多重要的成就，研究的范围从以室内空气分布以及建筑物内烟气流动规律的模拟为主，逐渐扩展到室外及建筑小区绕流乃至大气扩散问题，并已形成一些可以解决实际问题的软件。但从总体上看，我们与国外先进水平是有较大差距的。前面已经谈到， CFD 的软件一般应包括3 部分， 即前处理、求解（ 核心） 部分及后處理（ 科学计算可视化） 部分。从软件工程的角度来看， 求解（ 核心计算） 的部分与国外先进水平差距不大， 主要差距表现在前处理即几何造型与网格生成技术、后处理即科学计算可视化部分。所以， 从总体上看， 我国暖通空调制冷行业中开展CFD 方面研究尚有大量工作要做， 主要表现在以下几个方面：
3.1继续加强算法理论方面的基础研究；
3.2研究网格自动生成技术；
3.3研究科学计算可视化技术；
3.4用CFD 技术开展本行业中的应用研究。CFD 技术在CAE 工程中已表现出巨大的优势， 将与CAD 及CAM 乃至AI 技术有效地结合在一起并将显示其强大的生命力。
结语
在现阶段CFD已经在暖通空调领域上进行应用，但是在全世界范围内，日本和欧洲等国家的相关技术走在世界的前列，并且现阶段的日本已经将CFD技术全面的应用到暖通行业的实用当中，并且国外CFD不仅基础成果丰富，而且其软件业比较成熟。我国从20世纪80年代开始将CFD与暖通领域进行结合应用，现在已经有了相当的成果和实际应用。但是从全面上来说，要将其全面的加入到暖通工程领域中还需要很长的一段时间发展，所以我们要大力发展我们的科技水平以使其在暖通领域做出更大的贡献。
参考文献：
[1]龚光彩.CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用[J].暖通空调，2012，29（6）：25-27.
[2]Flake K.K.，潭洪卫，等.空调设计中的 CFD应用[J].现代空调，2011（1）.
[3]董玉平.高大空间建筑空调系统CFD模拟[D].天津：天津大学，2013.