《定稿-157冷藏集裝箱環(huán)境測(cè)試室的氣流組織形式比較正文-全文》

冷藏集裝箱環(huán)境測(cè)試室的氣流組織形式比較2.蘇州工業(yè)園區(qū)機(jī)關(guān)事務(wù)管理中心王瑾張漢華李含瑛李村南摘要介紹了機(jī)械制冷系統(tǒng)的冷藏集裝箱試驗(yàn)臺(tái)在環(huán)境室的送回風(fēng)設(shè)”的氣流組軟件模擬，數(shù)“ARI標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：冷藏集裝箱試驗(yàn)臺(tái)CFO軟件數(shù)值模擬氣流組織l引言隨著冷藏貨運(yùn)撾的增加，采用機(jī)械制冷系統(tǒng)的冷藏集裝箱得到廣泛的應(yīng)用。其中的制冷 機(jī)組作為整套設(shè)備的部件，其性能的優(yōu)劣直接影響到冷藏集裝箱貨運(yùn)的質(zhì)址。制 冷機(jī)組性能是否合格，要恥專(zhuān)用的測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)來(lái)檢測(cè)。本文以為某公司設(shè)計(jì)的制冷機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)項(xiàng)目依據(jù)，按照ARI（-coand協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)機(jī)械運(yùn)輸制冷機(jī)組transport，、設(shè)備安裝、測(cè)試和調(diào)試使用。本試驗(yàn)臺(tái)以ARI分別對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的環(huán)境室和校準(zhǔn)箱的結(jié)構(gòu)與設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和建造，整臺(tái)ABS有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用本次冷藏栠裝箱試驗(yàn)臺(tái)的環(huán)境室送回風(fēng)設(shè)計(jì)，了使環(huán)境室的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)媒裝箱進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室更加方，擬采用“上送上”的送風(fēng)氣流組織形式 ，取代以往常用的“水平送風(fēng)”的氣流組織形式。由于沒(méi)有第 一手資料，這方面以往可供參考的資料、數(shù)據(jù)不多，在試驗(yàn)臺(tái)尚未試制，無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的情況，對(duì)這種形式能否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要 求沒(méi)有把握。為，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方，對(duì)房間內(nèi)部的流速場(chǎng) 、溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行定 、定撼的分析。使用計(jì)算流體力學(xué)軟件在環(huán)境室的送回風(fēng)計(jì)，模擬環(huán)境室內(nèi)的溫度，引入能記方程，以環(huán)境室溫度 ?c的情況行模擬計(jì)算來(lái)輔助設(shè)計(jì)，對(duì)千”上送上回 ”的形式與 “水平送風(fēng)”形式的效果進(jìn)行論證 。得出結(jié)果以說(shuō)明環(huán)埮室內(nèi)的溫度均勻性是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2.1技術(shù)介紹計(jì)算流體力(Co技術(shù)，最初作為流體力學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)相結(jié)合的學(xué)，隨技術(shù)的推廣普及與計(jì)算方法的進(jìn)幾十年來(lái)取得了蓬勃的發(fā)展。由于數(shù)值模擬相對(duì)于實(shí)驗(yàn)研究有很獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，成本低 ，周期短，容易獲得憲整的數(shù)據(jù)，能夠模擬出實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中各種所測(cè)數(shù)據(jù)的狀態(tài)，故而CFO技術(shù)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用 。4確定校擬方案后首先建網(wǎng)格。使用FLUENT的前處理軟件按照?qǐng)D1校準(zhǔn)箱的何模型體的大小結(jié)構(gòu)，建立兒何模型。為了建立模型和后劃分網(wǎng)格的方便，把校準(zhǔn)箱的四個(gè)輪子簡(jiǎn)化成長(zhǎng)方形支撐腿。網(wǎng)格的形狀為三角形；網(wǎng)格間距 ：40.4;網(wǎng)格數(shù)為26615個(gè)。2.1"上送上回“模型計(jì)算用R.,UENT對(duì)膜型作如下的假設(shè)：使用三維的靜態(tài)分離解算器， 設(shè)置粘性流動(dòng)為層流開(kāi)始試；流動(dòng)介質(zhì)＝J.225kg/礦、空氣動(dòng)力粘度=l.7894XW5-kg/m.s,

圖1校準(zhǔn)箱兒何極型都為常數(shù)；

截面為送風(fēng)口 截而為回風(fēng)；設(shè)罰邊界條：圖2中的 截面為速度 圖2"入口，速度值為入口，速度值為出風(fēng)溫度為方向?yàn)檩S負(fù)方向；2#截而為外流；設(shè)覺(jué)壁而 熱流密度

2上這上同“模型網(wǎng)格為19.8/飛解算器的設(shè)定中：取壓力、密度 、體積力和動(dòng)囂的松弛因子為默認(rèn)值；壓力速

1.., \

Residualscontinutityyx-veloci一y-velocity—z-veloci—energyk度偶合SIMPLE;批方差分格式 eosllon1e-03階迎風(fēng)格。力和速度的計(jì)算初值都為殘差的收斂值：能蜇方程取默認(rèn)值，其余都為10-;;:先用層流模型計(jì)算 500次以k&函數(shù)，

1e-041e-051e-061e-07其中中取。 圖3殘差變化曲線增加的湍流動(dòng)能、湍流耗散率和湍流粘度的松弛也取默認(rèn)。動(dòng)量方、湍流動(dòng)能方程和湍流耗率方分格式都階迎風(fēng)格式。湍流動(dòng)能和流耗散率的殘差收斂值，都5。再 計(jì)算 500 次，有收斂的趨勢(shì)。為了取得更好的數(shù)，把動(dòng)品方程、湍流動(dòng)能方程和湍...,1.心流耗分格式改格繼 續(xù)計(jì)算，殘曲線作收連 心....心Y

＇＂．心向方向速度的差 u,,,ao級(jí)收斂：能撾方程的殘差數(shù)扯級(jí)收斂 ，心心氣C方程差級(jí)收斂wl.907e-06kg/s;整個(gè)計(jì)算過(guò)程的速度3，見(jiàn)圖。2型計(jì)算為了將“上送上回”和“水平送風(fēng)”這兩種式也進(jìn)行類(lèi)似l用實(shí)物體解求網(wǎng)格間距0.4;網(wǎng)格數(shù)為。如圖51號(hào)而為水2回用且UENT軟件該入于流組織形式

....X

2圖4速度矢阰圖2圖5"水平送風(fēng)”模型網(wǎng)格的模擬計(jì)算。整個(gè)計(jì)算過(guò)程的速度矢攬圖如俗6。計(jì)算結(jié)果的殘差變化曲線為囡7?！?.......心心,,.,如｀147t心｀,..,,102

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1..011..0121..031.?1.o'l1..oe1..071.oe0 1000 2000 義 叩 如llerations圖6度矢圖 圖7殘差化線”和“水平兩種送風(fēng)形式的速度圖進(jìn)行初步的分析”、有較明顯的淤渦；“水平送風(fēng)”形 式速度分布的均性則要好得多。D?D?Hcl?Gu?F為了考查”上送上回＇和“水平送風(fēng)”形式能否滿足設(shè)計(jì)要求中所規(guī)定的溫度均勻性，對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行更詳盡的分析。。從速度矢掀圖可以對(duì)環(huán)境室中的氣流流動(dòng)有一個(gè)概況的了解，但不能確切知道每一個(gè)具體位置的情況。為了描述每一點(diǎn)的氣流流動(dòng)，取環(huán)境室中的一些氣流的典型點(diǎn)分別編號(hào)，見(jiàn)。（圖8):取這些點(diǎn)的各個(gè)高度分別給出坐標(biāo)，用數(shù)字19表示各個(gè)高度其中校準(zhǔn)箱位z6翌上的這些點(diǎn)象FU點(diǎn)G點(diǎn)等并不 4在9高度上都有。 21計(jì)算流場(chǎng)的分層等速度圖 。為了更直觀地了“上送上”和“z 平送風(fēng)”形式的氣流分布悄況，對(duì)兩種形 54式的氣流組織進(jìn)行分層比較。因?yàn)樵撃Ｐ?32中氣流速度主要表現(xiàn)在X軸方向上。取X 1

A?E ?1 eM ?Q1環(huán)境室23被測(cè)機(jī)佟18參考點(diǎn)位跤佟l(A)s -X10 15(B)軸的流速，使用等速度分布圖進(jìn)行比較。

2 4 6 8

..a....10X

12 14 16 18分別取6C、、、Q所平而： 圖9"式6m"平而X方向速的等速度分布z 上9、F、J、、R所在平面； xz 上6 (A)左3.5這兒個(gè)面進(jìn)行比較。其等速度分布4 圖分別為（圖911),其中(A)為“上2B”形式。

卜，-x從這些等速度分布圖中 明顯看出“上 。 sx65465432。5丿（

10 15送上回”形式的速度分布梯度較“水平送511風(fēng)”形式要大，而且“上送上回”形式的璇渦情況也比“水平送風(fēng)”形式嚴(yán)重 ，在圖10所示的 3.Sm的高度上，“上送上回”形式甚至產(chǎn)生了氣體倒流的 511這對(duì)流動(dòng)和換熱是不利的?？梢?jiàn) “水平送 圖IO"Y=l.9m"平面X方向流速的等速度分布風(fēng)”形式的速度分布的均勻性比“上送上回”形式要好?！吧纤蜕匣亍毙问叫?zhǔn)箱底部 y61:. (A)的風(fēng)速比較，超過(guò)2m/s,頂部風(fēng)速 4較小。兩側(cè)風(fēng)速由下而上逐漸變小。2校準(zhǔn)箱的前部和后部由千有璇渦，速度變化較大。而“水平送風(fēng)”形式， 。。 5

10 15X除了校準(zhǔn)箱后端山千截面積然變 y6 (B)5化造成璇外，其余位賀的速度分布 4都比較均勻，速度值在lrn/s左右。 32速石出“水平送風(fēng)”的溫度均勻性好千 ”上 。 5 10 15X送上回＂。但兩者都的溫度均勻性指標(biāo)均能滿足ARI標(biāo)準(zhǔn)1110-2001對(duì)于校 圖11"'b-3.5"平面上X方向流速的等速度分布準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境室任意兩點(diǎn)間溫差不大千1.4°C的要求。4結(jié)論本試驗(yàn)臺(tái)使用“上送上”的氣流組織形式取代貫使用的水平風(fēng)氣流組織形式。在試驗(yàn)臺(tái)成以后，用實(shí)測(cè)據(jù)與擬數(shù)據(jù)進(jìn)行了比實(shí)際流情況同數(shù)值計(jì)算的流場(chǎng)分布情況基一可見(jiàn)此類(lèi)空間中的流動(dòng)和傳熱悄況使用CFD軟件進(jìn)行模擬，輔助進(jìn)工程設(shè)是行的，數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果都證明“水平送風(fēng)”的方 式優(yōu)千 上送上回 ”形式，但是采用ARI標(biāo)準(zhǔn)lllO進(jìn)行的設(shè)計(jì)方案中”上送上回 ”形式是可行 的，測(cè)試的數(shù)據(jù)是可信的，溫度的偏差也都在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。參考文獻(xiàn)[I) ARIStandard200Standru·dforMechanical李含瑛冷藏集裝