基于ANSYS的冷藏車制冷情況分析

王 東

（蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215000）

冷藏車是指用來(lái)運(yùn)輸冷凍或保鮮貨物的封閉式廂式運(yùn)輸車 （圖1）。由于它的特殊用途，冷藏車需具有嚴(yán)格的密封性來(lái)減少與外界的熱量交換，以保證冷藏柜內(nèi)保持較低溫度。另外，冷藏車的貨柜類似集裝箱，由隔熱效果較好的材料制成，以減少熱量交換。

圖1 冷藏車

1 采用ICEM軟件建立模型

由于冷藏車的貨柜近似于一個(gè)長(zhǎng)方體，因此，在采用ICEM軟件建立模型時(shí)，將冷藏車的冷藏箱建立為一個(gè)帶有制冷系統(tǒng)的長(zhǎng)方體。制冷系統(tǒng)由2個(gè)用于抽取空氣的圓形洞口和一個(gè)用于將冷氣吹進(jìn)的矩形洞口組成，幾何模型關(guān)于y-z平面對(duì)稱，為降低計(jì)算復(fù)雜度和節(jié)約解算空間，取半個(gè)模型分析說(shuō)明在整個(gè)冷藏室中的物理現(xiàn)象。半冷藏箱模型如圖2所示。隨后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖3所示。

圖2 半冷藏箱模型

圖3 網(wǎng)格劃分

2 軟件分析

將網(wǎng)格模型導(dǎo)入fluent軟件，分析得到10 800 s（3 h）后冷藏箱內(nèi)氣流的速度流線情況。由速度流線圖 （圖4）可以看出，制冷系統(tǒng)開(kāi)啟3 h后，冷藏箱頂部和沿門壁的氣流速度最大。

圖4 冷藏箱內(nèi)氣流的速度流線

溫度場(chǎng)的分布情況 （圖5）與空氣速度非常相似，溫度最低的區(qū)域與速度最大的區(qū)域?qū)?yīng)，反之亦然。由圖5可以看出，最熱的區(qū)域是位于冷藏箱底的空調(diào)回流區(qū)，此處的空氣溫度大于0℃。

圖5 冷藏箱內(nèi)溫度場(chǎng)圖

當(dāng)關(guān)閉制冷系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)后，由于車廂內(nèi)外溫差引起的自然對(duì)流，車廂外的暖流會(huì)流入溫度低得多的箱體。模擬結(jié)果如圖6所示，起初熱空氣迅速流入箱體，但60 s后，平均風(fēng)速下降到8 cm／s，到了600 s時(shí)，平均風(fēng)速降低到了1.8 cm／s。但由于箱壁周圍區(qū)域的熱惰性有助于周圍的空氣保持低溫，此區(qū)域的溫度略低于車廂中間部分。

圖6 暖流流入車廂

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)ANSYS軟件，對(duì)冷藏車內(nèi)的溫度場(chǎng)和氣流速度進(jìn)行分析。分析結(jié)果指出，在冷藏箱制冷時(shí)，低溫度區(qū)域處于冷藏箱頂部和后面壁面。當(dāng)關(guān)閉制冷器時(shí)，由于空氣的對(duì)流和箱壁周圍區(qū)域的熱惰性，箱壁區(qū)域更利于保持低溫。