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1、计算流体力学(CFD)在制冷与空调专业中的应用TheapplicationofCFDinrefrigerationandair-conditioning李钢（长安大学信息工程学院，西安710064）摘要：本文通过对相关文献的检索和整理，回顾了计算流体力学在制冷与空调领域中的应用，本文可分为四个部分：主要介绍了计算流体力学的优点、其在空调领域的应用、其在压缩机领域的应用和其在涡旋压缩机设计方面的应用。通过学习，本人掌握了一些基本的计算流体力学和计算传热学的分析方法，为今后在涡旋压缩机内部流场的数值模拟方面的科
2、研工作奠定了坚实的基础。Abstract:ThisarticlefirstreviewedthestructureandmainfeaturesofCFD,thenintroduceditsapplicationsinthethreefollowingaspects:1,theapplicationofCFDinsimulatingthedistributionofthetemperaturefieldandvelocityfieldinair-conditioning;2,theapplicationof
3、CFDintheflowingfeatureofahermeticrefrigerationcompressor;3,especiallytheapplicationofCFDinthedesigningofthedischargeportofthescrollcompressor.关键字：计算流体力学，速度场，压缩机，数值模拟Keyword:CFD,thefieldofvelocity,compressor,numericalsimulation1通过学习，对计算流体力学有了初步的了解1.1CFD的一般结
4、构：CFD主要包含3个主要环节:建立数学物理模型、数值算法求解与结果可视化。当着手研究某一问题时,我们首先要将实际问题用数学方法表示出来,并在计算机上建立物理模型,然后利用CFD软件进行数值求解,最后将结果用作图软件做可视化处理，具体内容见表1。表1CFD所包含的基本内容一般结构前处理1、几何模型2、划分网格求解器1、确定CFD方法的控制方程2、选择离散方法进行离散3、选用数值计算方法4、输入相关参数后处理速度场、温度场、压力场及其它参数的计算机可视化及动画处理1.2CFD技术的优点大致归纳如下:(1)、可
5、以更细致地分析、研究流体的流动、物质和能量的传递等过程；(2)、可以容易地改变实验条件、参数,以获取大量在传统实验中很难得到的信息资料；(3)、整个研究、设计所花的时间大大减少；(4)、可以方便地用于那些无法实现具体测量的场合,如高温、危险的环境；(5)、根据模拟数据,可以全方位的控制过程和优化设计；(6)、经费开支更少,需要更少的实验模型,但是又可以在极短的时间内得到模拟结果,而且精度很高。为缩短产品的开发周期奠定了基础。1.3CFD最主要的问题就是精度问题。网格的形状、结构和所采用的基本算法、离散格式和
6、湍流模型等都会对精度有影响。因而我们在利用CFD软件处理问题时,采用什么样的网格形式、坐标形式、网格密度及湍流模型都是需要研究者慎重考虑的。应在能保证模拟准确度、精确度的前提下,尽可能地选用简单的方法、模型。这样不仅可以简化问题,而且可以节约计算机资源,减少计算时间。2CFD在制冷与空调专业流场优化设计中的应用2.1CFD在空调流场优化设计中的应用空调设计的最终目的是以合理的系统设计及设备选型实现所要求的室内气体环境(温湿度、气流、污染物质浓度等指标)。为了实现对这些环境参数的合理控制,就有必要把握其流场的
7、分布特征。现代空调越来越多地考虑到人体舒适性的要求,而从流场的角度考虑人体舒适性就是要求流场的均匀,比如要求在人体所在的区域里,风速均匀控制在一定数值内,避免气流过猛给人体带来的不舒适感;要求整个流场区域温度场分布均匀,尤其是人体附近区域温度场,避免人体各部分温差过大产生不适。这就需要对气流组织进行设计。所谓气流组织设计,就是在空调房间内合理地布置送风口和回风口,组织通风空调室内的空气流动,使得经过净化和热、湿处理的空气,合理地送入室内,在扩散与混合的过程中,均匀地消除室内余热、余湿,从而使工作地区具有舒适
8、和满意的空气分布,如均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和洁净度,以满足人体舒适的要求。在传统的室内气流组织设计中,往往采用经验和实验及简单的理论分析来完成设计工作,凭经验对送风口、回风口和室内热源等因素进行单纯的合成(即线性近似),这存在较大的误差,而试验又会带来极高的成本。CFD的应用则可以很好地解决这些问题,由于CFD软件可以相对准确地给出流体流动的细节,如速度场、压力场、温度场或浓度场分布的时变特性,因而很容
