計算流體力學(xué)cfd模擬對冰柜空氣流動傳熱綜述(參考版)
2024-09-03 10:36本頁面
【正文】 參考文獻(xiàn)[1] James S J. James C. The coldchain and climate change [J]. Food Research International, 2010, 43 (7): 19441956[2] Nijemeisland M, Dixon A G. Comparison of CFD simulations to experiment for convective heat transfer in a gassolid fixed bed [J]. Chemical Engineering Journal, 2001, 82:231[3] Cortella G. CFDaided retail cabinets design [J]. Computers and Electronics in Agriculture,2002, 34 (11213): 4366[4] Cortella G. Manzan M, Comini G. CFD simulation of refrigerated display cabinets [J]. International Journal of RefrigerationRevue International Du Froid, 2001, 24 (3): 250260[5] 穆景陽，馮欣，陳江平. 開式陳列柜風(fēng)幕系統(tǒng)的計算流體力學(xué)(CFD)設(shè)計 [J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報，2001，35 (8):12241227[6] Tutorial Guide[7] V. Yakhot, S. A. Orszag, Renormalization Group Analysis of Turbulence. I. Basic Theory [J]. Journal of Scientific Computing, 1986,1(1)。雙流體模型和整體模型在研究冰柜中的應(yīng)用在近年來得到了更為廣泛的關(guān)注，因為這些模型可以更精確的模擬湍流流動，這是未來研究的一個趨勢。小結(jié)目前，CFD軟件發(fā)展的較為成熟且已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，且大部分模型都已成熟，因為其方便省時被用于流體流動的研究，因此，通過數(shù)值求解偏微分控制方程的方法在以后仍將是一個研究的終點。除此之外，Yu等人還在模擬立式陳列冰柜的流動和濕熱交換時，采用了整體模型代替了傳統(tǒng)的kε模型[20]，將模型簡化為二維模型來進(jìn)行模擬，這樣一來就將整個冰箱中的蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、擱架和保溫層都納入了模擬的范圍。研究者還根據(jù)不同的情況，對雙流體模型做了不同的改進(jìn)，比如Fan就建立了一個用于研究湍流射流間歇性的方程[18]，F(xiàn)an在模型中除了考慮到了流體間的質(zhì)量、動量和能量交換外，還在模型中考慮到了沒有燃燒的流體的化學(xué)反應(yīng)。為了解決這一問題，研究者將雙流體模型引入來解決復(fù)雜的單流體問題。此外，Yang用歐拉歐拉法和歐拉拉格朗日法分別研究了湍流流體中固體顆粒的沉降過程[16]，Yang的方法指出歐拉歐拉法得到的結(jié)果和實驗值相差較大，而歐拉拉格朗日法得到的結(jié)果和實驗值較為接近，但是歐拉拉格朗日法耗時比歐拉歐拉法要長。除了上述的湍流模型外，雙流體模型在CFD模擬中也是一個重要的模型，尤其是在模擬氣固兩相、固液兩相的時候有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，雙流體模型中有兩個重要的方法，歐拉歐拉方法和歐拉拉格朗日放點，歐拉歐拉法指用歐拉觀點跟蹤兩相不同流體，歐拉拉格朗日法指的是對一相流體用歐拉觀點跟蹤，另一相流體用拉格朗日觀點跟蹤。類似地，Cortella [3]，在研究中，Cortella ，并且模擬時可以讓設(shè)計者任意更改設(shè)計參數(shù)，方便實用。基于kε模型，國內(nèi)外有很多學(xué)者改進(jìn)了kε模型用于進(jìn)行CFD模擬，國內(nèi)就有Mu等人提出了帶有浮力項的kε模型來模擬帶風(fēng)幕的立式敞開式陳列柜[5]。Xiong等人用標(biāo)準(zhǔn)kε模型模擬了管道穩(wěn)態(tài)湍流流動和管道非穩(wěn)態(tài)的流固耦合問題[11]，Xiong等人得到了標(biāo)準(zhǔn)kε湍流模型不管是對穩(wěn)態(tài)亦或是非穩(wěn)態(tài)的流固耦合問題都很適用，只是kε模型對近壁處的層流底層的模型不能做到很精確。當(dāng)前處理完成后，將mesh文件導(dǎo)入Fluent軟件中，F(xiàn)luent采用有限體積積分偏微分的控制方程，在將網(wǎng)格模型導(dǎo)入以后，檢查網(wǎng)格模型是否存在問題，選擇求解器和運行的環(huán)境，然后確定合適的模型（包括是否有熱交換、是否考慮粘度、是否存在多相等），接下就設(shè)置材料、設(shè)置邊界條件、調(diào)整控制求解的相關(guān)參數(shù)、初始化流場后才可開始求解，這就是Fluent軟件的一般求解步驟。（如圖1）當(dāng)然CFD模擬本身也存在缺陷，如果一個過程在物理和數(shù)學(xué)上沒有很好的模型、控制方程去描述這一過程的話，那么CFD對這一過程的模擬就不是很準(zhǔn)確，有兩個普遍的例子，一個是湍流流動，還有一個就是化學(xué)反應(yīng)流動，因為通常來說，化學(xué)反應(yīng)的速率機(jī)理和速率常數(shù)都不準(zhǔn)確。CFD中的不同流動模型也被廣泛的應(yīng)用到了科學(xué)研究中，幫助人們了解流體流動過程中的流動情況和幫助人們設(shè)計出更好更為經(jīng)濟(jì)實用的產(chǎn)品。CFD的工程應(yīng)用主要得益于Spalding和Patankar在20世紀(jì)70年代提出的SIMPLE算法[9
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