cfd技术在制冷领域流场优化设计中的应用

《cfd技术在制冷领域流场优化设计中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、CFD技术在制冷领域流场优化设计中的应用吴天（上海海洋大学食品学院，上海200090）摘要近年来，计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。本文对CFD技术作了简单介绍，并对其在制冷领域的流场优化设计中的应用作了综述。相信随着科学技术的进一步发展，CFD将在更多方面得到更广泛应用。关键词计算流体力学（CFD）制冷流场优化设计数值模拟APPLICATIONOFCFDONOPTIMIZINGDESIGNOFFLOWFIELDINREFRIGERATIONFIELDWUTian(FoodScienceCollege,ShanghaiOceanU

2、niversity,Shanghai200090)ABSTRACTComputationalfluiddynamics（CFD）hasbeenusedextensivelyinmanyfieldsofindustryalongwiththedevelopmentofthecomputerscienceandfluidmechanicstheoryrecently.Inthispaper,CFDtechnologyisintroducedsimplyanditsapplicationonoptimizingdesignofflowfieldinrefrigerationfieldiss

3、urveyed.ItisbelievedthatCFDwouldgetmoreextensiveuseinmoreaspectswithafurtherdevelopmentofscienceandtechnology.KEYWORDScomputationalfluiddynamics(CFD)refrigerationoptimizingdesignofflowfieldnumericalsimulation前言CFD是计算流体力学（ComputationalFluidDynamics）的英文缩写，它是在经典力学，数值计算方法和计算机技术基础上建立起来的新型学科。它运用流体动力学

4、的基本原理和“三传方程”（传热，传质，动量传递），通过建立数学物理模型，根据提供的边界条件和数据参数，可以对速度场、温度场、压力场等诸多物理量进行仿真模拟。CFD分析研究可以提供工程设计、生产管理、技术改造所必需的参数，如散热损失、压力损失等；以及各种现场可调节量对这些综合参数的影响规律；还可以提供流动区域内精细的流场、温度场，及通过对这些场量的分析，发现现有装置或设计中存在的不足，为创新设计、改造设计提供依据。制冷领域是CFD技术应用的重要领域之一，运用CFD技术对空调、冷库、冷柜中的流场进行模拟，可以使设计结果有一个直观的显示，并通过对计算模拟结果的分析评价制冷装置设计的合理性，

5、同时也可以对设计方案进行优化，以获得更合理的数据。在我国制冷界，CFD的应用尚处于起步阶段。目前，我国制冷领域对CFD的应用研究主要集中在以下几个方面：（1）通风空调设计方案优化及预测；（2）冷库库房及制冷设计的CFD分析；（3）传热传质设备的CFD分析；（4）射流技术的CFD分析；（5）流体机械及流体元件的CFD分析（6）建筑热环境的CFD评价预测等[1]。1CFD技术的介绍1.1CFD技术的介绍CFD使用的方法是对所需分析的问题先抽象出其流场的控制方程，然后再用数值计算5的方法将其离散到一系列空间网格节点求其离散值的一种方法。控制所有流体流动的基本规律是：质量守恒定律、动量守恒定

6、律、能量守恒定律，由它们可以分别导出连续性方程、动量方程和能量方程，得到纳维尔一斯托克斯偏微分方程组，简称为N—S方程组。N—S方程组是流体流动所必需遵守的普遍规律。在守恒方程组基础上，加上反映流体流动特殊性质的数学模型和边界条件、初始条件，构成封闭的方程组来数学描述特定流场、流体的流动规律。CFD数值求解方法主要有有限差分法、有限容积(控制容积)法、有限元法、边界元法、有限分析法等。其中有限容积法由于继承了有限差分法的丰富格式，具有良好的守恒性，又能如有限元法那样采用各种形状的网格以适应复杂的边界几何形状，而相比有限元法又简便得多，因此大部分CFD软件都采用有限容积法解决问题。1.

7、2CFD技术的优点与传统的实验研究相比，CFD技术具有极大的优势，具体归纳如下：(1)CFD可以获得对流体流动，质量能量传递等过程的深入细致的描述；(2)可以大大节省研究设计所花的时间及成本；(3)CFD可以用在那些无法实现测量的场合，如高温、危险的环境；(4)CFD允许改变实验条件、参数，以获得在一般实验中很难得到的大量信息资料[2]；(5)在传统开发环境中，大量的创新思路或设想难以验证，而在CFD技术辅助开发环境中，新设想的验证变得容易，设计者和工程师