LuENT在暖通空调领域中的应用分析

　　【摘要】自从我国实行改革开放以来，老百姓的生活层次在逐年提高，对居住生活环境的要求也越来越高，因此高速推动了暖通空调行业的进步。暖通空调已经成为现代人们提高生活质量必不可少的用具之一，明显改善了人们的居住环境。暖通空调制造企业通过不断地改良创新空调的功能来面对激烈的空调竞争现状，最近几年，暖通空调生产企业使用最广泛的软件便是LUENT。本文作者就围绕LUENT软件的一些应用性能及具体应用进行论述。
　　【关键词】暖通空调;LUENT;CFD技术;应用
　　LUENT软件是一款应用性特别强的商用CFD软件，下面就LUENT软件在暖通空调方面的利用状况，以常见的壁挂式空调的气体流动情况研究，用此软件虚拟化研究室内的温度变化。
　　一、CFD技术在暖通空调中的应用
　　CFD技术是上世纪发展起来的一款用于土木工程、机械建筑等领域用来计算流体动力的商品化软件，该技术软件的主要数学模型是多种类型的湍流模型以及纳维一斯托克斯方程组，还需要用到非牛顿流体模型、多相流模型以及自由面模型等。CFD技术在暖通空调方面的应用革新了原始的产品开发过程中出现的弊端，原始的研发工作主要依靠研发人员的多年工作经验，浪费了研发经费和研究周期。而CFD欢件能精准的预示流体物品的完整性能，而且可以精准的测定流体流动的整个过程，比如浓度场、压力场、温度场分散的变化特征，更能轻易地找出产品工艺中的缺陷并根据缺陷重新评估计算提出对应的解决方案。此外CFD软件配备的前处理功能可以影响计算的准确性和精密性。因此，应用CFD技术可以明显减少对操作实验和技术经验的依赖，使得研发周期明显缩短，研发经费明显减少。為满足人们对房间内环境的气流、温湿度等要求以及对这些数据的科学控制，在设计空调时，设备的选材一定要以经济技术合理为目的。CFD能仔细的分析房间内立体的气流流动特征，因此CFD技术在暖通空调方面发展非常快速，很多先进国家已经将此项技术应用的炉火纯青，特别是在美国，CFD技术已经作为经典的技术软件进行推广应用。
　　二、LUENT软件的主要特点、求解问题
　　第一、LUENT软件的主要特点。网格生成（前处理）与流动显示（后处理）模块以及计算器是FLUENT钦件的主要组成部分，计算器作为本软件的重中之重通过使用偶合法、压力校正法以及有限体积法离散方程进行计算GAMBIT是CFD技术软件特有的的前处理系统，可以将二维流动处理成长方形和三角形网格，也可以将三维流动处理成六面体、金字塔和三角柱等结构，本软件还可以根据具体的计算要求生成混合形式的网格并能进行细化或者合并。此外FLUENT软件之所以在三维显示功能技术领先是因为采用了Barth-与Jerpersen的二阶上风格式，而且所有的计算过程可以使用动画的形式演示出来。Fluent使用了重复网格增加方法和多种计算途径来模拟从不能被压缩到能高度压缩范围内的复杂流动，使得该技术将计算精确度和收敛速度达到最佳。
　　第二、luent程序可以解决的问题。luent软件可以解决的问题非常的多，使得其在各个领域的使用非常广泛。主要范围如下：（1）一维热交换器性能计算;（2）牛顿流体及非牛顿流体;（3）稳态和瞬态流动问题;（4）惯性坐标系和非惯性坐标系下的流动问题模拟;（5）复杂表面形状下的自由面流动问题;（6）导热与对流换热耦合问题;（7）可压缩与不可压缩流动问题;（8）无黏流，层流及湍流问题;（9）两相流问题;（10）辐射换热;（11）用LagTangian轨道模型模拟稀疏相;（12）对流换热问题。
　　三、LUENT在暖通空调领域中的具体运用
　　第一、在换热设备中的模拟管壳式换热器。管壳式换热器由于工艺成熟和结构简易等特点被大量适用于各个行业。到目前为止，管壳式换热器壳程的整体分析在实际应用中已经得到了人们的肯定，并且取得了很大的经济效益，为很多行业的发展做出了贡献。使用变间距翅片构造改进换热器后，换热器的工作性提升了很多。管间距会较大的影响翅片管换热器性能，可以实现节能减排的目标。
　　第二、LUENT技术的具体使用步骤是①确定边界尺寸;②确定边界类型;③生成网格;④输入边界条件;⑤ILUENT主程序解析;⑥计算结果可视化。下面就用具体的实例进行说明。
　　（1）建立模型。我们以最常见的挂式空调原始数据为例，原始参数设定如下：
　　几何尺寸：250mm×770mm×160mm;出风温度：制热40摄氏度;制冷15摄氏度;制冷（热）量：2600W;出风角度.-45度;出风速度：强风出风8m/s。
　　（2）为使实验成果能更符合实际情况，我们就需要建立适合室内一定的原始数据，将本身不会散热并坐着的人体模型置于长6m、宽5m、高4m的立体房间模型中间，然后将空调安装于模型房间内较狭窄的地方，房间内不能放置任何热源装置。与此同时，房间每个面的墙都必须隔热，刚开始制冷时的温度为7摄氏度，空调制冷时房间内的初始温度设定为32摄氏度。模型使用系统内的计算生成网格，采用整体的连续不断的网格结构，最终得到网格数为42000，然后使用湍流模型等与之相关的计算方法列出方程组，最后计算出模型的数据。
　　（3）计算结果。通过结果分析，由于室内热空气的密度要小于冷空气。使得冷空气下降而热空气上升，从而出现房间内上部温度上升的速度快于下部，导致人体模型自上而下出现温度差异，模型的头部温度明显高于脚部。房间内的这种升温不同步现象会给人的身体带来不适感。尽管一开始空调会使室内的温度差比较大，但是伴随着空调开放时间的变长，人体温度的差异会慢慢减少，当最终达到平衡时，人体脚步的温度会比头部温度低大约1摄氏度，这种结果完全符合国际上规定的人体舒适度规定的条件。
　　综上所述，此文论述了CFD技术在暖通空调方面的重要应用，并讲解了CFD技术中最重要的LUENT的特征，最后举例说明了LUENT软件在暖通空调领域中的使用过程。由此可知，LUENT软件技术在工程领域、科技研发的商业领域占有很大的地位，最主要的是在暖通方面的计算和分析，不仅仅有利于系统研发人员更好的确定参数以提高工作效率，更提升了暖通空调系统的计算形式，还缩短了研发时间，是一款非常值得推广的一款技术软件。