冷藏箱温度场的数值模拟及其优化
冷藏箱数值模拟的研究-化工
冷藏箱数值模拟的研究-化工冷藏箱数值模拟的研究李成祥（青岛大学，山东青岛266071）【摘要】冷藏箱箱体内温度场与流场的分布均匀性与箱体的结构有着密切的关系，数值计算方法能够为冷藏箱结构优化提供一种省时省力的重要工具。
近年来，随着计算机技术的快速发展，计算流体软件CFD越来越多的应用于冷藏箱的结构优化中。
本文介绍了指出了冷藏箱研发以及使用当中遇到的一些问题，并介绍了国内外研究人员使用CFD优化箱体结构的经验。
关键词冷藏箱；结构优化；数值计算方法；温度场；CFD0 引言随着社会的发展，人们生活水平的提高，对冷藏箱的需求也越来越大，同时对冷藏箱的要求也越来越高，不仅要求能够更好的保存物品的质量，而求要求能够节能和环保。
如何设计能够更好地满足用户要求的冷藏箱是各个生产厂家面临的主要问题。
目前冷藏箱仍然面临着一些问题，比如箱体内部温度场不均匀，某些部位温度超标，影响了物品的保存；压缩机的频繁开停机以及外界环境通过壁面和门封向箱体内部的漏热导致冷藏箱耗能的增加等问题，严重影响着冷藏箱的发展。
因此如何更加有效快速的对冷藏箱箱体的结构进行优化，来改善冷藏箱的性能，是国内外学者以及公司设计人员的研究重点[1-2]。
许多企业在设计冷藏箱时还是采用传统的实验方法，不仅耗时耗力，而求很难达到预期的效果。
随着计算机技术与数值传热学的结合，计算流体力学软件CFD 得到快速的发展，也已运用到了冷藏箱的设计以及结构优化中去，不仅能够缩短设计周期，而且节省了大量的财力。
目前，国内外的研究人员在设计冷藏箱时应用CFD有了很多的研究成果。
1 冷藏箱箱体内温度场与流场分析冷藏箱箱体内温度场与流场的分布是否均匀，不仅影响着保存物品的质量，而且影响着冷藏箱的功耗。
温度场与流场的优化如果仅仅靠做实验的方法来进行，不仅周期较长，而且需要大量的人力物力，不符合企业的利益；因为与温度场和流场的分布有关参数有多个，工作量太大，而且如果要测量流场需要布置大量的传感器，这样做又破坏了箱体内温度场与流场的分布[3]。
多温区冷藏车厢温度场影响因素的数值模拟
ｄ ｏ ｉ ： ｌ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ — １ ５ ２ Ｘ ． ２ ０ １ ６ ． １ ０ ． ０ ２ ２
技 术 与方 法
多温 区冷藏 车厢 温度 场影 响因素 的数值模 拟
官彬 彬 ， 李
【 摘
强， 张 强华
３ １ ０ ０ ２ ３ ）
（ 浙江科技学 院 机械与汽车工程学 院 ， 浙江 杭 州
要】 针对多温 区冷藏车车厢设 计参数 的优 化问题 ， 建立 了冷量在 多温区流动 的物理模 型 ， 推 导出冷藏车
多温 区温度 变化的热平衡动态方程 。分 析风扇出风 口温度 ， 总体 匀流板孔隙率 ， 匀流板高度等因素对车厢总体温 度不均匀程 度以及储藏可靠性 的影 响。以杨 梅为例数值模拟 出评价指标 与因素问的相互影响规律 。仿真结果表 明： 风扇 出风 口温度 为一 ２ ． ５ ￣ Ｃ， 总体 匀流板孔 隙率为 ０ ． ２ １ ５ ， 高度 为 ４ ０ ｍｍ为本实验 多温 区冷 藏车厢 的较优设 计参
ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ａ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｈ ｉ ｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｚ ｏ ｎ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｉｖ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｒ ｌ ｂ ｌａ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ
Ｇ ｕ ａ ｎ Ｂ ｉ ｎ ｂ ｉ ｎ ， Ｌ ｉ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ＆Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ ２ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
多温区冷藏车厢温度场影响因素的数值模拟
多温区冷藏车厢温度场影响因素的数值模拟官彬彬;李强;张强华【摘要】In this paper, in view of the optimization of the design parameters of the multi-zone refrigeration lorry, we built the physical model of the thermal dynamics across the multiple temperature zones and derived the dynamic equation of the thermal balance of the refrigeration lorry. Thenwe analyzed the factors influencing the even thermal distribution and storage reliability in the lorry carriage. At the end, in the case of the red bayberry, we simulated the evaluation index and the mutual influence between the factors and determined the optimal design parameters forthe lorry carriage.%针对多温区冷藏车车厢设计参数的优化问题，建立了冷量在多温区流动的物理模型，推导出冷藏车多温区温度变化的热平衡动态方程。
分析风扇出风口温度，总体匀流板孔隙率，匀流板高度等因素对车厢总体温度不均匀程度以及储藏可靠性的影响。
以杨梅为例数值模拟出评价指标与因素间的相互影响规律。
仿真结果表明：风扇出风口温度为-2.5℃，总体匀流板孔隙率为0.215，高度为40mm为本实验多温区冷藏车厢的较优设计参数。
冷藏集装箱内部温度场的理论与实验研究_张哲
（ a） 断面 X = 0m
（ b） 断面 Z = 0． 9m 图 2 1m / s 送风速度 X = 0m、Z = 0． 9m 截面温度云图 Fig． 2 Temperature field of 1m / s air velocity at X = 0m，Z =
Zhang Zhe1 ，Hao Junjie1 ，Li Man1 ，Tian Jinjin1 ，Zhang Ping2 ，Su Jiurong3 （ 1． Tianjin Key Laboratory of Refrigeration Technology，Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134，China； 2． Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products，National Engineering and Technology
尺寸长 × 宽 × 高分别为 6． 8m × 2． 1m × 2． 2m； 箱 体冷藏的货物为立方体结构。冷藏集装箱的送风 方式为： 车厢的正前上方设置尺寸为 1． 0m × 0． 4 m 的进风口，侧面设置两个回风口，布置在车厢前 壁面的左右两侧，尺寸为 1． 25m × 0． 15m。 2． 2 数学模型
Research Center for Preservation of Agricultural Products，Tianjin 300384，China； 3． Zhongrui （ Tianjin） Mechanical ＆ Electronic Engineering CO． ，Ltd，Tianjin 300310，China） Abstract： The distribution of temperature field inside the refrigerated container is the key point of refrigerated container design． Simulation and experimental researches of temperature field with physical mold and mathematical mold in the refrigerated container were investigated． The steady － state N － S equations and k － ε model were used to analyze it． The numerical result shows that the temperature maldistribution is very serious for the conventional refrigerated container used in transportation． The temperatures of the front and the rear portions are obviously different and that is not conducive to storage of goods． And the deviation of experimental data and simulated result was less than 16． 4% ，which showed that the model was appropriate to the simulation of the internal temperature field in refrigerated container． The conclusions established a foundation for the further research of the temperature field in the refrigerated container，and would be a guide to the disposal of the cargo in the refrigerated container． Keywords： Refrigerated Container，Temperature Field，Uniformity
冰箱冷藏室温度场和流场的仿真与优化
冰箱冷藏室温度场和流场的仿真与优化
吴小华;张璟;宋春节
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2006(014)003
【摘要】冰箱冷藏室内搁物架的结构形式及其放置位置对冷藏室内温度场和流场的分布有较大的影响.以FLUENT前处理软件GAMBIT为建模工具,对冰箱冷藏室建立了三维计算模型,划分网格后,用计算流体力学软件FLUENT对网状和平板状搁物架的冰箱冷藏室内的温度场和流场分别进行了仿真,对比仿真结果发现:采用平板式搁物架,并使其与蒸发器所在后壁面之间保持2～3 cm间距的结构形式,既能减小各层内部的温度差又能增强换热,是一种比较合理的结构.
【总页数】5页(P8-12)
【作者】吴小华;张璟;宋春节
【作者单位】北京石油化工学院,北京,102617;西安交通大学,西安,710049;北京石油化工学院,北京,102617;北京石油化工学院,北京,102617
【正文语种】中文
【中图分类】TM92
【相关文献】
1.冰箱冷藏室温度场和流场的数值模拟与结构优化 [J], 吕传超;崔振科;王乐
2.冰箱室内温度场和流场的仿真及结构优化 [J], 吴小华;吴业正;曹小林
3.冰箱箱内空气温度场与流场的优化研究 [J], 丁国良
4.陶瓷窑内流场与温度场仿真模拟及结构优化 [J], 张美杰;吴焰;王玉梅;林小龙;程玉保
5.风电机舱温度场-流场仿真及优化研究 [J], 李强;索连帅;刘征远;朱文会;杨帅;张银龙
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冷藏库预冷降温过程中温度场的数值模拟与试验研究
（ｂ）
图３温度场的模拟结果
（ａ）．１ ｍｉｎ时刻的等温图，（ｂ）．１２ ｍｉｎ时刻的等温图
Ｆｉｇ．３ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｉｅｌｄ
（ａ）．Ｃｏｎｔｏｕｒ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ １ ｍｉｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｔ（ｂ）．Ｃｏｎｔｏｕｒ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ １２ ｍｉｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
２２１
条件，壁面速度赋零值，壁面温度为常壁温，模拟时 库内初始温度为２０．２℃。 １．４பைடு நூலகம்格划分
建模过程在Ｇａｍｂｉｔ软件中完成，在几何模型 上铺设结构化网格，设定网格尺寸为５ ｃｍ，设定流 动人口边界（送风口）、流动出口边界（回风口）、壁面 及流体区域的网格结构如图２所示。
Ｆｉｇ．２
图２计算区域的网格划分
掣＋ｄｉｖ（１Ｄ“拳）＝ｄｉｖ（Ｐｇｒａｄ≯）＋Ｓ。（１）
式中：ｌＤ为密度；ｔ为时间；Ｕ为速度矢量；拳为通用 变量，代表Ｕ、ｕ、Ｗ、Ｔ等求解变量，其中“、口和Ｗ是 速度矢量Ｕ在ｚ、ｙ和２方向的分量，Ｔ为温度；Ｐ为 广义扩散系数；Ｓ为广义源项。式（１）中从左到右４ 项依次为瞬态项（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｔｅｒｍ）、对流项（ｃｏｎｖｅｃ－ ｔｉｖｅ ｔｅｒｍ）、扩散项（ｄｉｆｆｕｓｉｖｅ ｔｅｒｍ）和源项（ｓｏｕｒｃｅ ｔｅｒｍ）。其展开形式为：
Ｉ
２
３
４
５
６
７
３
９
ｔｅｒｎｐｃｒａｔｕｒｅ：２８７ ７ ２８７ ８ ２８７ ９ ２８８ ２８８．１ ２８９ ２ ２８８ ３ ２８８ ４ ２８８ ５
Ｌｅｖｅｌ
Ｉ
２
３
４
５
６
冰箱冷藏室温度场和流场的数值模拟与结构优化
[Abstract] The temperature and velocity fields in the fresh food storage compartment of a refrigerator were conducted with numerical method of computational fluid dynamics (CFD), and the correctness of the numerical calculation model used in this paper was verified by experiment. Based on the numerical model, the other three schemes with different wall temperature distributions were proposed. The equality of the temperature field was greatly improved compared to the existing commercial solutions when the scheme that wall temperature increasing from the top to the bottom was adopted, which provides reference for the evaporator design of the fresh food storage compartment of the refrigerator. [Keywords] Refrigerator; Fresh food storage compartment; Numerical simulation; Structure optimization
冷藏展示柜柜内温度场的数值模拟及实验
。
所取的冷藏柜的截面如 图 1 所示 , 外形尺寸 : 510 815 mm; 容积 : 110 L; 冷却方式 : 直冷 ; 性能: 0~
。这些问题
收稿日期 : 2006 12 06; 修订日期 : 2007 01 16 作者简介 : 苏庆勇 , 男 , 42 岁 , 副教授、 高级工程师。
Y
= 0
= 0 = 0
Z
基于原始变量的有限差分法 , 偏微分方程采用有 限容积法 离散 , 对流 - 扩 散项 采用 乘方 格式 , 并用 [ 2] SI M PLE 算法处理压力和 速度的耦合 。节点数目 为 200( Y 方向 ) 100( X 方向 ) 80( Z 方向 )。 对柜内中截面上的温度场进行分析。为了验证 模型的可靠性 , 选取柜内的具有代表性的点 (见图 1 , 分别是: 1 . 蒸发器侧; 2 、 4 . 柜壁侧; 3 . 柜门侧 ; 5 、 6 .柜 中心 )进行研究。在柜内温度基本稳定时, 实验测量 冷藏柜内所取各点的温度并与理论计算温度进行对 比 , 结果见表 1 所示。
2 2 2 Pr P U U U + ( + + 1 /2 2 2 2 ) X (R aP r ) X Y Z
V+ R
(UV ) + X
( VV ) + Y
2
(W V ) = Z
2
2 Pr V+ - P+ 1 /2 ( 2 Y (R aP r ) X
V + V) + G r 2 2 Y Z (WW ) = Z
F ig. 2 Change of theory te mp erature and m easu red
医药厂房冷库气流组织与温度场的模拟及优化设计
医药厂房冷库气流组织与温度场的模拟及优化设计赵金锋身份证号码：2301031975****5513刘风云身份证号码：4304211994****0034摘要：本文研究对象为兰州生物研究所项目的B461冷库，利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFO)[8]软件Fluent在现有基础上针对冷库进行数值模拟，并且改进原有冷库的出风方式，使其变为高效侧送下回形式、高效集中式侧送下回形式、高效集中式顶送下回，对这三种出风方式时的冷库温度场进行模拟研究，讨论采用哪种方式冷库气流组织及温度均匀分布具有优越性。
在不同的出风形式下，考虑冷库内货物的堆码方式对气流组织及冷库温度场的影响，找出能优化冷库温度场的货物堆码方式。
关键词：冷库 CFD 温度场气流组织数值模拟第一章. 前言目前，我国坚持可持续发展战略，国家大力提倡节能减排，而医药冷链过程中冷库的建设和使用在节能减排优化方面还有很大的提升空间。
因此，本文研究医药冷库内温度场的具体情况，弄清冷库内部热交换规律，改进冷库的出风形式，对于指导医药冷库的建设和结构优化设计，实现节能减排目标具有重大意义。
本项目所研究的冷库存储货品为新冠疫苗，以下针对目前所分析的项目对市面上的常见疫苗进行存储温度分析，见图1-1得出大多数的疫苗存储温度都在2-8℃之间。
也符合本项目的冷库存储分析，本项目所存储的疫苗为国药集团生产的灭活新冠疫苗，存储温度为2-8℃。
图1-1（来源网络）第二章. 数值模拟主要研究步骤利用计算流体力学(ComputationalFluidDynamics，CFO)[1]软件Fluent在原设计上对冷库模拟，采用高效分布式直吹形式下冷库气流组织及温度场的分布情况。
将原有冷库的出风方式改变，使其变为高效集中式顶送下回形式，对这种出风方式时的冷库温度场进行模拟研究。
讨论采用这种方式冷库气流组织及温度均匀分布情况较原设计是否具有优越性。
冰箱冷藏室温度场和流场的仿真与优化
流动问题的数值解法有原始变量法和涡量 流函数法 。原始变量法以速度 、压力作为流场 求解的基本变量 ,被求解的变量具有明确的物 理意义 ,容易确定边界条件 。涡量 流函数法以 流函数和涡量作为流场求解的基本变量 ,避免 了原始变量法中由于压力项引起的一系列问 题 ,但它只适合于求解二维流动问题[2] 。以往 的直冷式冰箱内温度场 、流场的计算主要集中 在二维模型基础上[326 ] ,而笔者所建立的模型是 三维的 ,故应用原始变量法求解[7] 。
(1 北京石油化工学院 ,北京 102617 ; 2 西安交通大学 ,西安 710049)
摘
要 冰箱冷藏室内搁物架的结构形式及其放置位置对冷藏室内温度场和流场的分布有
较大的影响 。以 FL U EN T 前处理软件 GAMBIT 为建模工具 ,对冰箱冷藏室建立了三维计算模型 ,划分
网格后 ,用计算流体力学软件 FL U EN T 对网状和平板状搁物架的冰箱冷藏室内的温度场和流场分别进
容 、温 度 和 导 热 系 数 , g 为 重 力 加 速 度 , t 为
时间 。
2 计算过程
算法的计算过程如下 : (1) 给定环境温度 Tenv 、冰箱保温层的厚 度 、保温层导热系数 、自然对流表面传热系数 , 根据实验数据给出冷藏室蒸发器所在后壁面内 表面平均温度 Tel ; (2) 选择计算模型 ; (3) 初始化流场 ; (4) 设定迭代收敛条件 , 开始迭代直至 收敛 ; (5) 查计算结果与计算后期处理 , 保存 结果 。 采用 SIM PL E 方式离散压力 - 速度 ,压力 修正松 弛 因 子 设 定 为 11 0 , 以 达 到 加 快 收 敛 速度 。
药品冷库温度场的模拟及设计优化
药品冷库温度场的模拟及设计优化随着经济和社会的发展,人们对医药生物制品的需求量越来越大。
伴随着这一产业蓬勃发展的是保证医药生物制品在储运过程中质量安全的医药冷链行业。
近年来,中国冷链行业的发展可谓突飞猛进。
医药产业已经成为推动贵州省经济发展的一大支柱产业,这也有力推动了冷链行业在该省的发展。
医药冷库是储存医药生物制品的场所,在冷链物流中是非常重要的一个环节。
目前,冷库的数量有了很大的增加,但关于冷库的运行情况缺乏调查数据和研究工作的支撑,在冷库的结构优化设计和节能减排方面也还有很大的提升空间。
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是将数值计算方法和数据可视化技术有机结合起来的一种新兴技术手段,主要用于对流动、传热等相关物理现象进行建模分析,它克服了人工数值计算和实际测量难度大、精度不高等缺点从而在工程上被广泛地应用。
本文研究的目的在于,利用计算流体力学软件Fluent模拟分析药品冷库在不同运行条件下冷库内温度场的分布情况,找出满足医药生物制品储存条件的冷库优化设计方案,对医药冷库的建设具有一定的指导和借鉴意义。
研究的内容和结论如下:一、对于实际尺寸为4×3×2.5m(长×宽×高)的冷库在风机直吹制冷方式下采用不同风速时温度分布进行数值模拟,采用的数值模拟方法为工程上广泛使用的SIMPLE算法及标准的k-ε两方程模型。
通过对所得的数值模拟结果进行试验验证,讨论和分析所采用数值模拟方法的合理性。
研究发现数值模拟结果与实测结果的变化规律趋于一致。
经模拟结果和试验验证得出该冷库出风速度宜选择4m/s的大小。
二、优化冷库的出风方式,使其由原来的风机直吹形式变为排气孔出风方式。
模拟此时冷库库内温度的分布情况,得出模拟结果。
然后计算冷库中具有代表性四个截面上的温度平均值及其方差,与采用风机直吹时相对应的值进行对比,发现冷库在排气孔出风方式下,由于冷库内气体流通方式得以优化,因而冷库内具有更为理想的温度分布。
冷藏集装箱内温度场的数值模拟与实验
冷藏集装箱内温度场的数值模拟与实验摘要：为更深入地了解货物堆码方式对集装箱内温度场的影响，以下送风20英尺机械式冷藏集装箱为研究对象，通过建立3D紊流模型，对非稳态下箱内动态温度分布情况进行模拟.在装载量不变的情况下，采用CFD模拟4�N工况下的箱内温度分布情况.模拟结果表明：货物左右对称堆码方式的温度场分布情况优于货物整体堆码方式的情况；合理地控制货物堆码高度及货物与箱壁侧面间隙可以有效防止湍流现象的发生；高温区域主要出现在门端偏后处和集装箱的拐角处.模拟结果与实验结果有良好的一致性，对冷藏集装箱内货物堆码方式的选择具有指导和借鉴意义.关键词：数值模拟；冷藏集装箱；温度场；堆码方式中图分类号：U664.87文献标志码：AAbstract：In order to understand the effect of cargo stacking modes on temperature field inside reefer containers，for a 20 ft mechanical reefer container with bottom air delivery units，a 3D turbulence model is established，and the dynamic temperature distribution inside the container under unsteadyconditions is simulated. By CFD，the temperature distributions inside the container are simulated respectively for 4 working conditions，where the loading is constant. The simulation results show that，the temperature distribution with the leftright symmetrical stacking mode of cargoes is better than that with the whole stacking mode of cargoes，the reasonable cargo stacking height and the reasonable distance between the walls and the cargoes can effectively prevent the phenomenon of turbulence，and the high temperature areas are mainly located at back of the door and the container corners. The simulation results are well agreeable with the experimental results. It provides guidance and reference for the cargo stacking mode selection inside reefer containers.Key words：numerical simulation；reefer container；temperature field；stacking mode0 引言随着社会和科技的发展，人们对食品营养价值的要求不断提高，冷藏运输工具及技术也得以发展.[12]生鲜货物需求量增加十分迅速，截至2015年年底已达到10 460万t，接下来的十年，生鲜货物的海运量将会增加近一半.[3]国内已形成顺丰冷运模式、京东商城模式、河南鲜易供应链模式和九曳供应链模式等4种第三方冷链物流模式，这为冷藏保温车市场增长奠定了基础.[4]冷藏集装箱具有可靠的制冷保温功能、完善的自动控制功能、特殊的隔热结构以及良好的适用性和灵敏性，是其他运输工具难以取代的.冷藏集装箱内温度场分布是影响运输质量的关键因素，合理的堆码方式有利于货物在运输途中的有效冷藏.CHOURASIA等[56]对冷藏集装箱进行了大量实验，阐述了稳态下箱内空气流动特性.ALPTEKIN等[7]通过设置3种几何形状的冷藏集装箱，研究通风槽冷藏集装箱的气流分布格局.文献[811]采用CFD对20英尺冷藏集装箱进行数学建模和数值分析，发现由于货物堆码的长度、宽度和高度不同，冷藏集装箱内温度场分布情况也不同.刘亚姣等[12]通过改变蔬菜之间的距离，发现随着蔬菜之间距离的增大，蔬菜间隙内空气流通量也增大，蔬菜的呼吸热能够更快地被吸收和转移，箱内温度场分布更加均匀.目前，对冷藏集装箱内温度场的研究大多采用2D模拟.AGARO等[13]对冰箱进行了2D模拟和3D模拟，发现3D 模拟结果更接近实验结果，这主要是因为2D模拟忽略了侧壁热边界对流体带来的二次涡流的影响.这个结论也适用于冷藏集装箱内温度场的研究，尤其是适用于模拟非稳态工况.国内对冷藏集装箱内流体的模拟局限于稳态工况下的箱内空气流动和温度分布，缺少对箱内温度动态变化的描述.本文模拟非稳态下冷藏集装箱内空气的动态降温过程，为研究货物堆码方式对箱内温度场分布的影响提供更全面的理论分析.1 物理模型建立1.1 物理模型以上海海事大学冷藏集装箱实验室的标准20英尺机械制冷冷藏集装箱为研究对象，见图1.箱体内部尺寸为5 440 mm×2 280 mm×2 310 mm；箱体送风方式为下送风上回风，送风口尺寸为 2 260 mm×30 mm，回风口尺寸为 1 840 mm×130 mm；箱内冷藏货物呈规则立方体结构，在箱内对称分布.图1中，a为货物与箱侧壁之间的距离，b为前后两组货物之间的距离，c为左右两组货物之间的距离.。
蓄冷式冷藏箱降温过程的数值模拟及试验验证
蓄冷式冷藏箱降温过程的数值模拟及试验验证刘伟;杨洲;段洁利;赵文峰;邱汉【摘要】[目的]研究蓄冷式冷藏箱降温过程中的温度变化速率和温差.[方法]采用CFD模拟软件对冷藏箱内流场进行非稳态数值模拟;建立包括冷藏箱内部和外部环境在内的三维耦合模型;分析蓄冷式冷藏箱降温过程中贮藏室内温度场分布规律;得出贮藏室内横截面和纵截面流场分布图.基于所建立的模型,研究不同风机风速、回风道面积和冷条初始温度对贮藏室流场的影响.[结果]模拟结果表明,冷藏箱可以在8 min内将贮藏室温度从16℃ 降低到0℃,正对回风道的区域温度较低,其他区域温度分布比较均匀.模拟结果与试验结果比较吻合,贮藏室温度变化平均绝对误差为0.68℃,温度分布平均绝对误差为0.29℃.提高风机风速,增大回风道面积,降低冷条初始温度可以缩短降温的时间,贮藏室温度变化速率随着降温时间逐渐减小;贮藏室内的温差随风速的增加而减小,随回风道面积的增大和冷条初始温度的降低而增大.[结论]该研究结果可为蓄冷式冷藏箱降温参数的优化设计提供一定的参考.【期刊名称】《华南农业大学学报》【年(卷),期】2019(040)004【总页数】7页(P119-125)【关键词】蓄冷;冷藏箱;温度场;CFD软件;数值模拟【作者】刘伟;杨洲;段洁利;赵文峰;邱汉【作者单位】华南农业大学工程学院,广东广州 510642;华南农业大学工程学院,广东广州 510642;华南农业大学工程基础教学与训练中心,广东广州 510642;华南农业大学电子工程学院,广东广州 510642;广东工业大学机电工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】S229.3冷藏箱是农副产品贮藏的重要装备。
普通贮藏箱自身不带冷源，必须接通电源才能工作[1]，出现断电情况将会造成经济损失，而工业用电又分为峰期和谷期，峰期的电费是谷期电费的2～3倍[2]，因此研究设计一款蓄冷式冷藏箱，既可以防止断电问题造成的农副产品的腐败，也可以避开用电高峰期，为企业节省用电成本，缓解工业用电压力。
冷藏库热湿环境数值模拟研究
冷藏库热湿环境数值模拟研究发表时间：2020-10-23T08:12:27.223Z 来源：《新型城镇化》2020年13期作者：黄磊[导读] 利用计算流体力学（CFD）软件建立冷藏库的三维物理模型和标准 k － ε 湍流数学模型，应用 SIMPLE 算法求解微分方程，对冷藏库进行三维数值模拟，获取冷藏库内部温度场以及相对湿度场的分布情况。
河南瀚森建筑设计有限公司河南周口 466000摘要：利用计算流体力学（CFD）软件建立冷藏库的三维物理模型和标准 k － ε 湍流数学模型，应用 SIMPLE 算法求解微分方程，对冷藏库进行三维数值模拟，获取冷藏库内部温度场以及相对湿度场的分布情况。
通过分析特定截面，得出冷藏库内热湿环境的分布规律，研究结果表明CFD 数值模拟可以为监测和控制冷库内的环境提供技术依据。
关键词：冷藏库；数值模拟；温度场；相对湿度场引言目前，冷藏库已成为我国目前果蔬贮藏的重要设施。
冷藏库内的传热、传质过程是一个复杂的过程，其内部的流场设计一直以来是较难解决的问题。
为了能够获取库内的温、湿度分布情况过去在冷库的设计和运行过程中，往往采用经验法优化制冷设备选型和确定贮藏条件。
然而，实践证明这种方法具有很大的局限性，而且不可能获得整个流场内详尽的信息，食品的质量控制并不能得到可靠保证。
本文以延安地区某果蔬冷藏库为研究对象，通过建立三维模型，对冷藏库空库条件下的温度场以及相对湿度场进行数值模拟研究，根据分析库内热湿环境的分布特点，以期为冷藏库设备选择和选择库内货物的摆放位置，提供参考依据。
物理及数学模型的建立物理模型本文的研究对象为延安地区某果蔬冷藏库。
该冷库尺寸为长 × 宽 × 高 =18m×12m×6.2m，冷风机吊顶布置在冷库门的上部，两风机对称放置，冷风机回风口距墙 0.5m，侧面距墙 2m，两风机之间间距为 3.2m。
本文主要研究在冷风机送风速度、温度和相对湿度一定情况下，空库内热湿环境分布情况。
大型冷库内温度场的数值模拟与优化
大型冷库内温度场的数值模拟与优化李艺哲;谢晶【摘要】A three-dimensional numerical model included the inside and outside environment of the cold store, and air curtain of the big cold store was established in this study.The steady and unsteady simulations of the temperature field were performed by using numerical simulation software, and the relative results were used for experimental verification.It turned out that experimental verification was basically coincidence with the results of the simulations.Acquired from analyzing the results of simulations, although the temperature field in the cold store reached the required temperature range, the distribution of temperature field near stacking goods was not balance completely, due to the obvious temperature difference between goods and other areas in the cold store.When the supply velocity of the air curtain was 8 m/s under the unsteady condition, the temperature field of the cold store had the smallest fluctuation and the air curtain had the highest efficiency.We put forward suggestions that it could be optimized in future, including the change of air flow patterns in a cold store, the stacking ways and height of goods, and other parameters of the air curtain.%以典型大型冷库作为研究对象,对冷库内外环境(包括空气幕在内)进行三维数值建模,并利用计算流体力学软件对冷库内温度场进行模拟研究,并将计算结果进行了实验验证.通过对结果分析可得:在稳态条件下,库内流场温度虽达到了要求的范围,但堆垛货物附近的温度场分布并不均匀,货物之间与库内其他区域存在着较明显的温差;在非稳态条件下,空气幕的送风速度对温度场的影响很大,当送风速度为8 m/s时,库内温度场的波动较小,空气幕性能较好.在该基础上提出了今后可进一步优化的建议:改变库内空气的流动方式,改变货物的堆垛方式,降低货物堆垛高度,对影响空气幕性能的其他参数进行研究优化.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2017(033)006【总页数】5页(P139-142,179)【关键词】冷库;温度场;数值模拟;空气幕【作者】李艺哲;谢晶【作者单位】上海海洋大学食品学院,上海 201306;上海海洋大学食品学院,上海201306【正文语种】中文近年来，中国冷库在规模和数量上快速增长，但部分冷库内部存在气流分布不均匀的问题，导致了库内食品贮藏质量下降 [1-3]。
冷藏箱温度场的数值模拟及其优化
冷藏箱温度场的数值模拟及其优化
李成祥;陈建东;李娜;王德昌
【期刊名称】《制冷技术》
【年(卷),期】2015(035)003
【摘要】本文用FLUENT软件对间冷式冷藏箱的流场与温度场进行数值模拟,分别模拟了冷藏箱开机15分钟强制对流和停机3分钟自然对流时箱体内流场与温度场的分布情况.计算结果与实验测试结果互相一致,得出模拟结果的真实可靠性.模拟结果为箱体内流场与温度场的均匀性分布提供了理论支持,为改进箱体风道结构以及送回风方式做出初步探索.
【总页数】5页(P39-43)
【作者】李成祥;陈建东;李娜;王德昌
【作者单位】青岛大学能源工程研究所,山东青岛266071;江苏常发制冷股份有限公司,江苏常州213000;青岛大学能源工程研究所,山东青岛266071;青岛大学能源工程研究所,山东青岛266071
【正文语种】中文
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1.油页岩原位裂解开采温度场数值模拟与设计方案优化 [J], 马建雄;薛林福;赵金岷;白奉田
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5.高速电机泵温度场数值模拟分析及优化 [J], 张宗熠;高殿荣;许森浩;孙亚楠;张琰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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第35卷第3期 2015年6月
制 冷 技 术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.35, No.3 Jun. 2015
的 分 布 情 况， 并 根 据 冷藏 箱 的 实 际结 构 ， 采 用 GAMBIT 软件建立的物理模型结构如图 1 所示。 为 了仿真的方便，对现有实验测试样机的箱体内部结 构做了一些简化，将箱体内部视为空腔结构 。箱 体的尺寸为 563 mm×1,025 mm×1,523 mm，强制风 冷系统，箱体内温度恒定控制在 275.15~281.15 K； 前为透明中空玻璃，其他面为钢板和隔热材料，前 门框两侧竖直安装照明灯。3 个回风口布置在蒸发 器的前部，并且有 3 个轴流式风扇；风道布置在箱 体后部，送风口以一定角度向下送风。
[Abstract] The computational fluid dynamics (CFD) software FLUENT was used to simulate the temperature field and flow field inside an indirect cooling freezer. It simulated the distribution of temperature field and flow field inside the cabinet with force convection in 15 minutes and the natural convection in 3 minutes. The computing results matched well with the experimental results, and the dependability of the simulation results was obtained. It provides theoretical support for uniform distribution of temperature field and flow field inside the cabinet, making a preliminary exploration to improve the box structure and air supply. [Keywords] Freezer; Temperature field; Air flow field; Optimization
表 2 仿真结果与实验结果对比分析 比较点 #1 #2 #3 #4 #5 #6 仿真结果/K 277.58 276.42 274.43 276.47 280.46 279.66 实验结果/K 277.95 276.55 274.1 276.65 280.65 279.55
蒸发器
偏差/K 0.37 0.13 0.33 0.18 0.19 0.11
Numerical Simulation and Optimization of Temperature Field inside a Freezer
LI Cheng-xiang*1, CHEN Jian-dong2，LI Na1, WANG De-chang1
(1-Energy Engineering Research Institution, Qingdao University, Qingdao, Shandong 266071, China; 2-Jiangsu ChangFa Refrigration CO., LTD., Changzhou, Jiangsu 213000, China)
体内的温度分布进行预测，为改进箱体的结构与系 统的设计提供了参考意见。 本文以 940 L 立式间冷式冷藏箱为研究对象， 建立了箱体内部空气流动的仿真模型，利用计算流 体力学仿真软件 CFD 对其流场与温度场进行了数 值模拟仿真，并将仿真结果与目前的立式间冷式冷 藏箱样机的运行实验结果进行对比，证明了模拟结 果的可靠性。通过对不同气流组织形式下箱内温度 场和速度场的数值仿真，提出了改善箱内流场与温 度均匀性的方法。
40
[12-13]
u、v、w——x、y、z 方向的速度，m/s； P——压强，Pa；
——密度，kg/m3；
cp——定压比热容，kJ/(kg·K)； K——传热系数 W/(m2·K)；
。
第35卷第3期 2015年6月
李成祥等：冷藏箱温度场的数值模拟及其优化
Vol.35, No.3 Jun. 2015
(5)
其中：
U
(u , v , w )
(6) (7) (8)
P ( Px , Py , Pz )
x y z
。环境温 式中：
x
2 2
y
2 2
Βιβλιοθήκη z2 2(9)
度已知，环境与箱体外壁之间的传热属于第三类边 。 为了得到箱体内流场与温度场的分布情况，本 文建立了流体流动和传热数学模型。在计算区域内， 流体的流动和传热特性应该满足质量、动量与能量 守恒方程。在建立数学模型时做出如下假设
μ——空气动力粘度，Pa·s； t——时间，s； T——温度，K。
3 计算结果分析
3.1 仿真模型的验证 为了验证所建数学模型的有效性，将图 1 所示 的冷藏箱内仿真结果中各点的数据与实验测试结 果数据进行对比分析，如表 2 所示，其中#1、#2、 #3 分别为箱体上层中心、中心、底层中心，#4 为 箱体下左外，#5 为上左外，#6 为上右里，具体如 图 1 中所注。 从表 2 中我们可以看到，仿真结果与实验结果 符合较好，最大偏差不超过 1.33%，验证了所建数 学模型的可靠性，数值模拟的结果能够反映内部流 场与温度场的分布规律，可以用于分析研究冷藏箱 内部温度场和流场的优化。在此基础上，为了提高 箱内温度场的均匀性，针对该冷藏箱内流场与温度 场的分布情况，对原有结构进行改进，改进后两种 方案的物理模型如图 2 所示。 方案一将冷藏箱的制冷系统布置在箱体下部， 同样忽略掉除蒸发器以外的部件，3 个轴流式风扇 布置在 U 型蒸发器的后部，风道布置在箱体后部， 送风口布置在箱体上部，垂直向下送风。方案二对 冷藏箱原制冷系统的位置不做改动，将原出风口由 矩形改为圆形，并向下布置，具体如图 2 所示。
蒸发器 轴流风扇
1）开机后，蒸发器的温度设为恒定；停机后， 考虑蒸发器的蓄冷对箱体内流场与温度场的影响 （为求解方便，蒸发器温度亦为恒值，此值为实验 所测停机后蒸发器温度的平均值） 。 2） 因箱体内的温度要求为 275.15 K~281.15 K， 故忽略箱体内的相变过程，即箱体内的空气为干空 气且为不可压缩的牛顿流体，且 cp 为定值。 3）强制对流时，箱体内空气流动为湍流；自 然对流时，流体流动为稳定层流。 4）箱体内空气在内壁面上流动属于无滑移边 界条件。 5）满足 Boussinesq 假设，即：忽略不计流体
1 计算模型
1.1 物理模型 为了分析间冷式冷藏箱箱体内温度场与流场
*李成祥（1987-）男，在读研究生。研究方向：冷藏箱流场与温度场的数值模拟。联系地址：山东省青岛市市南区宁夏路 308 号青岛大学，邮编：266071。联系电话：15865548852。E-mail：wdechang@。
[7]
回风口 进风口
#6 #5 #2 #1
Z Y
X
中的粘性耗散。
1,523
根据上述假设，计算中考虑了壁面辐射的影 响，设定模型为标准的湍流模型。数值仿真所采用 的控制方程如下。 1）连续性方程
风 道
#3
Z X
#4 1,025
563
· U 0
(1) (2)
(a) 模型剖面图
(b) 模型三维图
第35卷第3期 2015年6月
制 冷 技 术 Chinese Journal of Refrigeration Technology
Vol.35, No.3 Jun. 2015
doi：10.3969/j.issn.2095-4468.2015.03.109
冷藏箱温度场的数值模拟及其优化
李成祥1，陈建东2，李娜1，王德昌1
（1-青岛大学能源工程研究所，山东青岛 266071；2-江苏常发制冷股份有限公司，江苏常州 213000） [摘 要] 本文用 FLUENT 软件对间冷式冷藏箱的流场与温度场进行数值模拟， 分别模拟了冷藏箱开机 15
分钟强制对流和停机 3 分钟自然对流时箱体内流场与温度场的分布情况。计算结果与实验测试结果互相一 致，得出模拟结果的真实可靠性。模拟结果为箱体内流场与温度场的均匀性分布提供了理论支持，为改进 箱体风道结构以及送回风方式做出初步探索。 [关键词] 冷藏箱；温度场；流场；优化
2）动量方程
(u ) ·( Uu ) P x ·U t
图 1 改进前物理模型
1.2 数学模型 冷藏箱坐标系如图 1 所示， 用 FLUENT 仿真模 拟可以抽象为侧面加热的矩形空腔。当雷诺数很小 时，流动相对稳定，而当雷诺数较大时，便会产生 Hopf 分歧。对于箱体而言，雷诺数较小，流动的解 是唯一且稳定的[8-9]。 采用风机和压机同步运行的方式，根据实验测 试数据，同步运行 15 分钟，停止 3 分钟。因此， 在仿真模拟中该冷藏箱系统内部的空气流动存在 两种换热情况：风机运行时为强制对流换热，风机 停机后为自然对流换热。把整个箱体作为研究对 象，包括蒸发器、风扇、箱体以及内部的空气，把 箱体的外壁面作为边界；计算过程中，将箱体内部 的对流换热和保温层的热传导统一求解 界条件