计算流体力学在制冷空调中的应用研究

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CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用研究

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用研究

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用研究摘要:我国暖通空调的技术较为落后,为了优化暖通空调的制冷效果,提高暖通空调的使用效率,本文分析了CFD技术在暖通空调制冷工程中的特点、功能、原则、技术、领域,希望以此来完善暖通空调的制冷功能。

关键词:CFD技术;暖通空调制冷工程;应用研究一、CFD技术的应用特点CFD技术是以计算机技术为基础所研发出来的数学模型,也被称为计算机流体力学。

在对CFD技术进行应用时可以利用CFD技术对大量的数据进行数据的分析和计算,通过CFD技术的加速收敛技术能将数据计算的过程进行简化,从而提高计算效率,减少工作时间。

在CFD技术的实际应用中,为了达到提高工作效率节省工作时间的目的一般将CFD技术进行多个模块的划分,根据各个模块的特点将其划分为不同职能的模块,每个模块都有不同的分工和作用,多个模块根据自身工作职能协同工作可以有效的提高工作效率。

二、CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用技术CFD技术的数学模型主要是由纳维尔斯托克斯方程组来建立的,该组数学模型中主要通过燃烧模型、多相流模型以及化学反应流模模型这三个模型演变而来的,在演变的过程中,需要进行大量的离散计算,在暖通空调的制冷过程中,则需要进行有限体积法来离散。

由于CFD技术的计算数据较大,在计算的过程中通常采用收敛技术,该技术主要包括多重网格法和残差法这两种计算方法,通过收敛技术的运用能够极大的提高计算的速度,从而快速得到需要的数据[1]。

三、CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用功能CFD可以检测流体的流动,对暖通空调的制冷功能有着很大的作用,可以帮助空调更好的进行导热和进行热量传递,可以降低外界压力对空调带来的进行概念,降低空调发生变形的概率,延长空调的使用寿命,保证空调的结构不受到改变;在空调中使用CFD技术可以优化空调制冷和制热的能力,有很大的实际使用价值,在暖通空调的实际运作中,使用CFD技术可以协调空调各个部件的运行,降低暖通空调的故障率增加稳定性,而且还可以通过对空调内部的计算模块、前端模块等空调部件进行控制和优化,提高空调的使用性能[2]。

流体力学中的流体制冷行为研究

流体力学中的流体制冷行为研究

流体力学中的流体制冷行为研究概述流体力学是研究流体运动规律的一门学科,而流体制冷行为研究则是在流体力学的基础上,探索流体在制冷过程中的行为和性质。

流体制冷广泛应用于各个领域,例如制冷空调、冷藏冷冻等。

本文将介绍流体力学中的流体制冷行为研究的基本原理、应用领域和未来发展方向。

1. 流体力学中的基本概念在了解流体制冷行为之前,首先需要了解流体力学中的一些基本概念。

1.1 流体的定义流体是一种具有流动性和无固定形状的物质状态。

在流体力学中,流体分为液体和气体两种状态。

1.2 流体力学的基本方程流体力学研究的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。

这些方程描述了流体的运动规律和性质。

1.3 流体力学中的流动模式根据流体运动的特点,可以将流动分为层流和湍流两种模式。

层流是指流体沿着平行的流线有序地流动,而湍流是指流体产生紊乱的涡旋状流动。

2. 流体制冷的基本原理流体制冷是通过流体的状态变化实现降温效果的一种技术。

在流体制冷中,流体会从高温区域吸收热量,然后通过降低温度释放热量实现制冷效果。

以下是流体制冷的基本原理:2.1 蒸发制冷原理蒸发制冷是一种常见的流体制冷方法。

蒸发制冷原理基于物质从液体到气体的相变过程中吸热的特性。

当液体流体蒸发时,需要吸收相变潜热,从而达到降温的效果。

2.2 吸收制冷原理吸收制冷是利用特定的吸收剂和气体在化学反应过程中释放和吸收热量实现制冷效果的一种方法。

吸收制冷原理通过控制吸收剂和气体的浓度或压力来调节制冷效果。

2.3 压缩制冷原理压缩制冷是利用压缩机将气体压缩并提高其温度,然后通过冷凝器将气体冷却并转变为液体,从而实现制冷效果。

压缩制冷原理是最常见的制冷技术之一。

3. 流体制冷的应用领域流体制冷在各个领域有广泛的应用。

以下是流体制冷的一些应用领域:3.1 制冷空调制冷空调是流体制冷最常见的应用之一。

制冷空调通过控制流体在蒸发器和冷凝器之间的状态变化实现空调效果,为人们提供舒适的环境温度。

制冷空调系统中的流体力学研究

制冷空调系统中的流体力学研究

制冷空调系统中的流体力学研究制冷空调系统是现代工业生产和人们生活中必不可少的设备。

它们的核心是制冷循环系统,贯穿其中的就是流体力学的知识。

流体力学研究的主要内容是流体的运动规律和形态变化以及流体与各种物质或界面的相互作用。

下面就制冷空调系统中的流体力学研究展开探讨。

首先,制冷空调系统中最关键的一个部件就是制冷剂。

制冷剂是介质,其冷冻特性是影响整个制冷系统性能的主要因素之一。

制冷剂的使用依赖于其特定的物性参数,例如压力、密度、温度、比热、热导率等。

流体力学的研究可以揭示制冷剂在制冷空调系统中的运动规律以及对于不同的流动条件下的物性参数变化。

这些研究对于制冷系统的设计、优化和维护都具有重要意义。

其次,制冷空调系统中的流体流动问题也是流体力学研究的一个重要领域。

在制冷系统中,液态制冷剂和气态制冷剂之间必然存在相互转化。

这种相变引起了流动的复杂性,需要对其进行深入的研究。

此外,在系统中的循环流动和部件之间的传热和传质等问题也都需要流体力学方法的支持。

对于制冷空调系统的流体力学研究,还需要注意系统中可能存在的问题。

例如产生噪声、堵塞、损坏等问题。

在这些问题中,流体力学的作用往往是十分明显的。

例如,噪声是通过流体振动而产生的,堵塞是由于流道壁面的阻力造成的,损坏也有可能是由于流体中的压力或速度失控造成的。

因此,流体力学在解决这些问题中是十分必要和有效的。

综上所述,流体力学在制冷空调系统中的研究是至关重要的。

它不仅可以揭示制冷剂的特性和流动规律,还可以解决制冷系统中可能存在的各种问题。

随着制冷空调技术的不断发展,流体力学的研究也必将不断深入,为制冷空调系统的性能和可靠性提供更加坚实的保障。

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探随着科技的不断发展,计算流体动力学(CFD)技术已经被广泛应用于暖通空调制冷工程领域。

CFD技术具有高效、精确和可靠的优点,在工程设计、优化和模拟等方面都发挥着巨大的作用。

本文将探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用,并且对其各个方面进行详细介绍。

CFD技术可以应用于暖通空调制冷工程的各个方面,包括空气洁净度、传热、空气流动、温度分布和能耗等。

其主要应用如下:1. 空气洁净度方面CFD技术可以模拟空调系统中的空气运动,从而分析和优化空气洁净度。

通过模拟空气流动的过程,确定反馈空气和供气空气的流向,从而避免在相邻区域之间的空气混合,并提高空气洁净度。

此外,还可以通过CFD技术分析进出口空气的质量,并确定最佳空气策略。

2. 传热方面CFD技术可模拟在常温状态、侧面从空调器进入水流的流动状况,从而进行传热分析。

通过CFD技术,可以模拟冷凝器和蒸发器中的传热过程,包括传热界面、传热系数、传热温度场等。

通过这样的分析,可以制定优化的设计方案以提高传热效率。

3. 温度分布方面CFD技术可以模拟温度分布和温度梯度,从而分析冷却水或冷凝剂的温度如何影响设备的性能。

通过分析热交换器、冷冻器和空气冷却器的温度分布,可以得出最佳的设计方案和操作方案,从而减少能耗。

4. 能耗方面CFD技术可以确定设备的能源利用率,并指导设备优化。

通过分析空调系统的能量流动和能量传递,可以制定操作方案以最小化能耗。

同时,还可以通过CFD技术进行流量和温度的优化,从而提高制冷和加热效率,降低系统运行成本。

二、CFD技术的优缺点1. 优点(1)高效:CFD技术能够模拟和分析大多数暖通空调制冷领域的问题,通过数值模拟技术,可以大大节省时间和成本。

(2)精确:CFD技术能够模拟空气流动和传热过程,提供高度精确的模拟结果,有助于设计师制定优化方案来改善设备的性能。

2. 缺点(1)费用高:CFD技术需要庞大的计算资源和高性能计算机的支持,因此需要投入大量的时间和经济成本来开发和使用。

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用初探随着科技的不断发展,计算流体力学(CFD)技术在暖通空调制冷工程中的应用逐渐受到重视。

CFD技术是一种利用计算机模拟流体流动和热传递等传热传质现象的工程技术,通过对流体流动过程进行数值模拟,可以帮助工程师优化设计、提高效率、降低成本。

本文将对CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用进行初探,探讨其在空调系统设计、运行优化、能效提升等方面的潜在价值。

一、CFD技术在暖通空调系统设计中的应用在暖通空调系统的设计过程中,流场分布、温度分布等流体动力学特性对系统的性能影响巨大。

传统的试验方法往往需要耗费大量的时间和人力,而且受到实验装置的限制,难以完全模拟实际工程环境。

而CFD技术可以通过数值模拟方法,快速准确地获取流体动力学特性,为系统设计提供科学依据。

CFD技术可以模拟空调系统中的空气流动情况。

通过建立空调系统的几何模型和流场计算模型,可以模拟不同工况下的空气流动情况,包括气流速度、压力分布、湍流情况等。

通过CFD模拟可以得到不同位置的风速、温度分布情况,从而指导空调系统的换气布局、送风口设计、室内空气混合等方面的优化。

CFD技术可以模拟制冷介质在冷凝器和蒸发器中的流动情况。

在暖通空调系统中,制冷介质的流动对系统的制冷性能和能效具有重要影响。

通过CFD模拟可以获取制冷介质在冷凝器和蒸发器中的流速、温度分布情况,指导换热器的设计和优化,提高系统的制冷效率和节能性能。

CFD技术可以模拟空调系统中的换热器、风机等关键设备的性能。

通过CFD模拟可以获取换热器的传热效果、风机的风压特性等关键参数,为设备的选型和优化提供科学依据,提高系统的性能和可靠性。

除了在系统设计过程中的应用,CFD技术还可以在暖通空调系统的运行优化中发挥作用。

通过实时监测和CFD模拟,可以对系统运行状态进行分析和预测,为系统的智能控制和优化运行提供支持。

CFD技术可以模拟系统在不同运行工况下的流体动力学特性。

探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用

探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用

探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的运用【摘要】CFD技术是一种基于数值计算的流体力学方法,已经在暖通空调制冷工程领域得到广泛应用。

本文首先介绍了CFD技术的基本原理和特点,然后探讨了它在暖通空调领域和制冷工程中的具体应用。

通过对CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体运用和优势进行分析,揭示了其在提高系统性能、降低能耗和优化设计方面的潜力。

结合未来的前景和研究展望,本文呼吁暖通空调行业更加重视CFD技术的应用,以推动行业的创新和发展。

这些研究成果将为暖通空调行业带来启示,为未来研究提供新的方向。

通过本文的探讨,将有助于推动CFD技术在暖通空调制冷工程中的更深入运用,促进行业技术水平的提高。

【关键词】CFD技术, 暖通空调制冷工程, 应用, 优势, 前景, 启示, 研究展望1. 引言1.1 研究背景制冷工程是暖通空调领域中的重要组成部分,随着科技的快速发展,传统的试验方法已经不能满足对系统性能的精确评估和优化设计需求。

计算流体动力学(CFD)技术由于其能够模拟复杂流体流动和换热过程的特点,在暖通空调制冷工程中得到了广泛的应用。

在过去的几十年里,CFD技术已经在暖通空调领域取得了较大的突破,通过对空气流动、传热和湍流等物理过程进行模拟,可以有效地提高暖通空调系统的设计效率和性能。

对于制冷工程来说,CFD技术可以帮助工程师分析冷却系统的局部特性和热传递效率,从而实现系统的优化设计。

CFD技术在暖通空调制冷工程中的应用为提高系统性能、降低能耗、优化设计提供了强大的工具和技术支持。

通过不断探索和研究,可以进一步发掘CFD技术在暖通空调领域的潜力,为未来的发展打下坚实的基础。

1.2 研究目的研究目的是探讨CFD技术在暖通空调制冷工程中的具体应用,分析其在优化系统设计、提高能效、减少能耗和成本等方面的作用。

通过深入研究,探索如何有效利用CFD技术对暖通空调制冷工程进行仿真模拟,从而实现系统的优化和性能的提升。

通过研究CFD技术在该领域的应用实例,为实际项目中的工程师和设计人员提供参考和借鉴,推动暖通空调制冷工程的发展和进步。

CFD技术在空调制冷工程中的运用

CFD技术在空调制冷工程中的运用

CFD技术在空调制冷工程中的运用摘要:随着城市化进程不断加快,建筑行业发展十分迅猛,人们对暖通空调制冷技术的要求也愈加苛刻。

在进行暖通空调制冷项目施工设计的过程中应该使用当前科技水平含量比较高的新型计算机信息技术。

例如CFD技术有助于构架更加科学的暖通空调系统,本文先详细阐述CFD技术的特点以及应用原则,进而再重点阐述暖通空调技术的具体应用。

关键词:CFD技术暖通空调制冷技术应用分析1CFD技术特点CFD技术称之为计算流体动力学技术,是流体力学和流体动力学的重要组成部分,有机融合现计算机科学、数学以及流体动力学等科学纸质,该技术主要是基于计算机科学的一种现代化技术开发出来的数学模型。

在具体应用过程中,数学模型涵盖大量数学计算,CFD技术有助于加速计算收殓,让计算变得相对简洁,提高匀速速率的同时降低运算时间成本。

为方便工作应用,可以将CFD技术划分为多个分工不同、职责不同的模块。

叶轮机模块具有自动生成功能,依据住户建筑内部设备设置的不同参数,可以自动生成3D网络。

只要掌握CFD技术的应用原理,就可以游侠控制流体微分方程,对运动状态下流体的离散分布情况了如指掌,用发电技术模拟流动状态,建立、分析并计算数学模型,解决湍流问题的数值。

2CFDS技术发展现状分析近些年以来CFD技术在世界范围内都得到非常普遍的发展。

在流体力学中有很多复杂的问题,在流体力学的运用方面存在很大局限性,很难对某些问题进行深入分析和解析,或者只能采用高成本进行试验验证。

但是通过使用CFD技术,可以用低成本对复杂的问题或者模型进行模拟,有效拓展实验应用范围,大大降低实验成本。

CFD软件可以优化非定长=常流动以及常流动、不可压缩流动以及可压缩流动等多种模型,对各种各样的物理学流动特点,可采用对应的数字分析方法进行解决。

此外,CFD软件还可以实现数值处理和数值交换,这样相关技术人员就可以大大减少工作量,诸如研究程序编制、研究、前后处理风等方面的低效、重复性的工作,让物理问题变得更简单。

制冷空调设备流体力学

制冷空调设备流体力学

制冷空调设备流体力学制冷空调设备是现代生活中必不可少的电器之一。

它通过流体力学原理来实现空气的循环,使室内的温度和湿度得以调节。

本文将从流体力学的角度探讨制冷空调设备的工作原理和性能优化。

一、制冷循环原理制冷空调设备的工作原理主要包括制冷循环和风道循环两个方面。

在制冷循环中,制冷剂起到了至关重要的作用。

制冷剂是一种特殊的流体,它在低温下吸收热量,然后在高温下释放热量。

这种循环过程通过压缩机、蒸发器、冷凝器和节流装置来完成。

1.1 压缩机压缩机是制冷循环中的核心部件,它将低压的制冷剂气体压缩成高压气体。

在这个过程中,制冷剂分子的平均间距变小,分子之间的相互作用力增加,从而使其温度和压力都上升。

1.2 蒸发器蒸发器是制冷循环中的热交换器,其主要作用是将高温的室内空气与低温的制冷剂之间进行热交换。

当室内空气通过蒸发器时,制冷剂会吸收热量并蒸发成气体,从而使室内空气的温度下降。

1.3 冷凝器冷凝器同样是一个热交换器,其作用是将蒸发器中变为气体的制冷剂重新冷却成液体。

冷凝器通常位于室外,在这个过程中,制冷剂会释放热量,从而使它的温度下降。

1.4 节流装置节流装置通常是一个窄缝或者小孔,它起到了限制制冷剂流速和降低压力的作用。

通过节流装置,制冷剂压力下降,温度也相应下降。

这样,制冷剂能够重新进入压缩机,从而完成整个制冷循环。

二、性能优化制冷空调设备的性能优化是提高其制冷效果和节能程度的关键。

在流体力学原理的指导下,可以采取一系列措施来实现性能优化。

2.1 系统设计制冷空调设备的系统设计包括了制冷剂的选择和管道布局。

不同的制冷剂具有不同的性质和性能,选择合适的制冷剂可以提高系统的效率和制冷效果。

此外,合理的管道布局可以减小制冷剂的压降,增强流体的流动稳定性。

2.2 风道设计在风道循环中,优化风道的设计可以增强室内空气的流动性和均匀度。

通过合理的截面形状和风速分布,可以减小系统的风阻,提高空气的传输效率。

2.3 循环泵与风机的优化循环泵和风机是制冷空调设备中的关键设备,它们的性能直接影响系统的流量和压力。

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计算流体力学在制冷空调中的应用研究
作者:冯淳
来源:《无线互联科技》2013年第11期
摘要:计算流体力学属于现代模拟仿真技术,研究专员利用计算机来模拟仿真实际的流体流动,通过虚拟的实验情况来得出相应理论,并将理论运用于实际的工程领域中。

暖通空调CFD技术就是基于计算流体力学而发展的一种技术,该技术在暖通空调的实际工程领域中得到了广泛的应用,在此基础上激发了研究专员对制冷空调工程领域的探索,提出了基于计算流体力学在制冷空调中的应用研究。

在此,本文将从暖通空调CFD技术出发,探究CFD技术在制冷空调中的应用。

关键词:计算机流体力学;CFD;制冷空调;应用研究
1 前言
计算流体力学,又名计算流体动力学,英文简称CFD,这是一种对流体学问题进行数值模拟与分析的新分支,主要得益于计算机技术与数值模拟技术的辅助。

简而言之,CFD属于现代模拟仿真技术,研究专员利用计算机来模拟仿真实际的流体流动,通过虚拟的实验情况来得出相应理论,并将理论运用于实际的工程领域中。

成本低、速度快、资料完备等这些都是CFD技术的优势,加之伴随计算机技术与数值模拟技术的越来越成熟,在解决工程中的实际问题时CFD技术发挥着越来越重要的作用。

1974年,CFD首次被运用于HVAC(暖通空调)工程领域,丹麦的Nielsen利用CFD对通风房间内的空气流动进行模拟,主要模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。

2 计算机流体力学在制冷空调中的应用
2.1 暖通空调CFD技术
暖通空调CFD技术,即结合CFD方法、流体力学、湍流力学、计算方法、计算机图形处理技术等在计算机中求解出流体流动的各种守恒控制偏微分方程组的技术。

在模拟暖通空调领域内流体流动实验时,分析结论是流动问题多为低速流动,保持10m/s以下的流速,而根据变化不大的流体温度与密度情况可判断其为不可压缩流动,这一结论等同与应用范围内的CFD 与数值传热学。

但由于湍流流动是暖通空调领域内的主要流体流动,而CFD技术对湍流现象尚未取得全面解决理论,因而只能依靠湍流半经验理论来解决暖通空调的湍流现象,不过在解决实际问题中依然存在诸多困扰。

暖通空调CFD技术主要有建立模型、数值求解、可视化处理三大主要步骤。

2.1.1 建立模型
在研究流动问题时,需要通过建立数学物理模型才能完成数学描述。

由于连续性方程、动量方程、能量方程都能满足HVAC领域的流动问题,一般可采用不可压流体的粘性流体流动的控制微分方程,但又因湍流流动是HVAC领域中的主要流体流动,为完整描述HVAC领域的流动问题,还需要运用适当的湍流模型模拟湍流流动及求解数值。

当前,房间空气流动广泛采用两方程模型中的k-ε模型,也可以采用新的零方程模型来解决HVAC领域的一般工程。

粘性流体流动通用的控制微分方程为:,其中变量可代表不同的物理量,进而表示不同含义的方程,如表示速度时,就代表流体流动的动量守恒方程;表示焓时,代表能量守恒方程;表示湍流参数时,则代表湍流动能及湍流动能耗散率方程。

通过上述方程,研究专员就可以计算出工程流场所需的温度、浓度、速度等物理量的分布。

2.1.2 数值求解
在对HVAC领域的流动问题进行数值求解时,可以通过上述各微分方程进行数值求解。

但由于那些微分方程相互耦合且非线性特征非常明显,因而只能通过离散实际问题的求解区域采用数值方法来求解。

一般,有限容积、有限差分、有限元这三种是数值方法中主要运用的离散形式,普遍应用在HVAC工程领域的CFD技术中。

又因低速、不可压流动是HVAC领域的特征,且其存在传热问题,因而在离散情形中更多是采用有限容积的数值方法求解。

2.1.3 可视化处理
通过数值求解步骤能够得出离散后的各网格节点上的数值,不过这种方式的求解结果直观性不强,不便于一般工程人员及其他相关人员理解,因而需要对求解结果的温度场、浓度场、速度场进行可视化处理。

运用计算机图形学技术直观形象的表示出HVAC工程领域中的温度场、浓度场、速度场,使之成为暖通空调CFD技术应用中的必要组成部分。

通过制冷空调的CFD预测仿真空调房间内的空气分布详细情况,从中得到的分析结果是要想达到良好的制冷空调效果,需要重点解决通风空调系统中通风空调空间的气流组织设计,合理的气流组织设计不仅能够实现制冷空调的满意效果,而且还能达到能源节省的目的。

在制冷空调的设计中,通风空调空间是设计问题的关键部分,根据不同的空间特征可将制冷空调的通风空间划分为两类,一类是如住宅、办公室、高大空间等的普通建筑空间;一类是如洁净室、客车、列车等特殊空间。

如此,可根据不同的空间需求在制冷空调设计中应用计算流体力学中的CFD技术,并借鉴暖通空调CFD技术的设计经验来帮助解决制冷空调设计中实际问题的解决。

2.2 食品的冷冻、冷藏与运输
现如今,随着我国经济的快速发展,食品物流行业获得了巨大的发展空间。

但是,制约于保鲜、冷冻、冷藏技术的落后,造成我国每年因食品运输而浪费了大量的物资与财力。

据统计,我国每年在转运与存放过程中因缺乏冷冻、冷藏技术的支持,进而造成每年腐烂损坏的果品高达25%、蔬菜高达30%、家禽肉类高达20%、奶制品高达23%,而这些腐烂损坏的食品
每年高达上亿吨的总量,造成的经济损失巨大。

如此可见,亟待解决我国食品运输中的冷冻、冷藏技术十分必要,而在冷冻、冷藏过程中食品的品质变化(如维生素的保持与损失、食品蛋白质的变性、食品质地与鲜度、脂肪氧化等)也引起了人们的广泛重视,食品安全也是研究冷冻、冷藏技术需要考虑的关键因素。

为了解决食品运输过程中的腐烂损坏问题,研究者提出了将CFD技术应用于冷冻、冷藏技术的开发中,充分利用CFD技术的独特优势来有效解决食品冷冻、冷藏方面存在的问题,从而确保食品的安全性。

2.2.1 生活与商用的冷藏装置
冰箱、冷藏陈列柜、冷库等是较为常见的冷藏装置,主要适用于生活与商用。

其中,冰箱的制冷原理是通过电能消耗来保持适当容积绝热箱体内的低温,以达到制冷目的来实现食品的保鲜、冷藏贮存。

在冰箱冷藏装置的技术设计中,最主要的困扰问题是流场优化,绝热箱体内的空气流场与温度决定了食品的保鲜质量,箱内温度场受制于冰箱耗电量的影响。

流场的具体信息获取也是一个棘手问题,不可以通过代数方程计算来获得,若采用实验的话传感器的装置会破坏箱内的流场,并加大了工作量,而应用CFD方法与技术能够有效解决这些困扰问题。

人们生活水平的提高促进了商业的发展,而人们生活节奏的加快也在一定程度上刺激了商品市场的崛起,其能够为人们提供各种生鲜食品、熟食与半熟食品,通过冷藏陈列柜来实现对蔬菜、肉类、水果、奶制品、日配品等的保鲜与冷藏。

因而,人们对冷藏陈列柜的保鲜存储设备提出了高要求,研究工作者基于CFD技术对冷藏陈列柜进行了改良,温度与湿度控制、气流组织、节能等技术问题可广泛使用CFD技术来解决。

食品的冷冻加工与冷藏需要冷库来解决,而冷库的建筑结构复杂且具有严格标准,要求冷库具备坚固性、隔热性、抗冻性、密封性。

其中,库内货物的贮藏质量、贮藏期直接受制于冷库内的温度场、湿度场、速度场三个方面的分布合理性,为了提高冷库内食品的卫生与安全,将CFD技术应用于冷库领域十分必要。

2.2.2 运输用冷藏装置
在运输食品的过程中,交通工具上的冷藏装置必不可少,这是确保食品在运输期间保鲜、保质的关键所在。

为此,结合交通工具的特点,人们研制出了运输用冷藏装置,其相当于一个移动的冷库,冷藏集装箱、冷藏汽车、冷藏船、铁路冷藏车是当前主要的运输用冷藏装置,以确保运输过程中食品能够贮存在低温环境中,避免因运输而造成的食品腐败损坏。

在运输用冷藏装置中应用CFD技术能够有效提高其对食品的保鲜冷藏质量,冷藏集装箱是冷藏食品运输中的主要工具,利用CFD方法能够实现对箱内稳态流场、温度场等进行实验及数值计算。

而在铁路冷藏车中应用CFD,可以利于完成对充放冷过程(冷板冷藏车)、冷冻货物温度分布(运输过程)、温度场(堆码方式)的数值模拟,以及数值计算与分析。

总之,在CFD方法与技术的支持下,运输用冷藏装置的功能会越来越完善,进而食品的运输过程中的保鲜冷藏等卫生安全性。

3 结语
通过上述分析可知,将计算流体力学应用在制冷空调还是一个全新的理论设计领域,得益于现代计算机技术与数值模拟技术的高速发展,以及HVAC(暖通空调)领域中CFD技术的广泛应用成效,使得制冷空调CFD技术及其应用具有很大的发展前景。

相信在相关研究专员的努力下,CFD技术将在制冷空调工程领域中获得更普遍、广泛的实际应用。

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基金项目:本文是四川理工学院科研基金项目2012KY15的部分研究成果。

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