基于冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择分析

目的 根据不同温敏产品冷链物流所需条件(温度和保温时间),对保温包装箱内蓄冷剂的选择进行分析,以提高利用效率.方法 首先建立蓄冷保温箱的有限元模型,分析冷藏和冷冻2种制冷方式时保温箱内部瞬态温度场和有效保温时间,再结合理论计算验证模型的可靠性.在外界环境温度以及箱体各参数均不变的情况下,以蓄冷剂的设计参数(相变温度和相变潜热)为研究对象,拟合出冷藏和冷冻时蓄冷剂的温控图,讨论不同冷链物流条件下保温箱蓄冷剂的选择问题.结果 通过仿真模拟,得出保温箱内温度场分布均匀,有较好的温控效果;仿真和理论所得的保温时间数值相近,最大偏差为6.58％;由仿真数据得出了3种常见冷链物流条件下箱内蓄冷剂设计参数的合理选择范围.结论 在不同冷链物流条件下,合理选择蓄冷剂的设计参数可确保温箱的温控效果,为冷链物流运输中蓄冷剂的选择及控温包装的优化设计提供理论基础.     

基于Fluent的多温区保温包装箱温度场仿真分析

目的探究多温区保温包装箱在不同条件下保温箱内部温度场及保温效果的影响。方法以冷藏区(0~8℃)、冷冻区(0℃以下)双温区EPP保温箱为研究对象,采用Ansys Fluent工具建立等比模型,通过实测实验保温时间来验证模型的可靠性。选取蓄冷剂摆放位置、箱体材料、外界环境温度等3个因素,分别进行仿真计算分析其对保温箱内部温度的影响。结果通过仿真模拟得出蓄冷剂侧面摆放时内部空气温度场最为均匀,保温效果最好,保温时间相较于最差的边缘摆放冷藏区提高了41.37%,冷冻区提高了51.59%;3种箱体材料中EPU材料的保温箱保温效果最好,保温时间相较于EPP材料,冷藏区提高了36.84%,冷冻区提高了41.24%;随着外界温度由23℃升高到40℃,箱体保温效果冷藏区降低了59.73%,冷冻区降低了55.04%。结论通过计算机仿真方法可对多温区保温箱温度场进行数值模拟,其结果可为多温区箱体实现多温共配提供一定的理论依据。     

EPP多温区保温箱温控效果的特性研究

目的开发一种多温区的保温箱,并对其温控效果进行研究。方法通过单因素实验,研究蓄冷剂的摆放位置、外界环境、蓄冷剂与冷鲜产品的质量比等对保温箱温控效果的影响。结果研究结果表明,侧面摆放结合顶部摆放的方式是保温效果最佳的蓄冷剂摆放方式。在温度为23℃、相对湿度为50%的外界环境下,厚度为30 mm的EPP多温区保温箱内,蓄冷剂与冷鲜产品的质量比分别为5∶6(冷藏区)和8∶5(冷冻区)时,保温时间达到24h以上。保温箱各测试点的保温时间随蓄冷剂质量的增加而延长,且冷藏区和冷冻区的保温时间最长可分别达到44和28 h。建立了外界环境温度-蓄冷剂与冷鲜产品质量比-保温时间的数学模型。结论该多温区保温箱能够满足冷鲜产品短途快递运输的温控要求。     

环形热管蓄冷保温箱的模拟优化与实验研究

目的 解决蓄冷冷链运输中存在的温度波动大、均匀性差等问题。方法 文中提出通过环形热管来优化箱内温度场均匀性的方案，以柠檬为实验材料，采用FLUENT数值模拟软件对不同环形热管结构下柠檬保温过程进行仿真，并对4层环形热管模型进行实验验证，确定箱内温度分布规律。结果 环形热管均对保温箱温度场均匀性有明显改善作用，4层环形热管与无环形热管的蓄冷保温箱相比，蓄冷保温过程结束时，不均匀度由1.71减少为0.83，降低幅度为51.46%，温度极差可由8.32 ℃减小为3.24 ℃，降低幅度为61.06%。顶部留出的空隙会出现环流现象，能一定幅度地减少有效蓄冷保温时间，增大温度极差和温度不均匀度。结论 验证实验和模拟结果的温度偏差在1.25 ℃以内，说明建立的模型适用于该蓄冷保温箱的数值模拟。针对文中箱体结构，最佳热管环数为4层左右;其结果可为优化蓄冷保温箱的温度分布提供参考依据。     

蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响研究

目的研究蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响。方法在3种不同的外界温湿度环境条件下,向保温箱内部加入不同质量的蓄冷剂,研究蓄冷剂质量对挤塑聚苯乙烯保温箱温控效果的影响。结果加入不同蓄冷剂质量时,保温箱内各点的保温时间不同,但均遵循着一个规律,即保温箱底层测点的保温时间中层测点的保温时间上层测点的保温时间。在温度为23℃和相对湿度为50%的外界环境下,30 mm厚的XPS保温箱内蓄冷剂与药品质量比为4∶1时,能够有效保存药品在2~8℃,保温时间达到24 h以上。建立了挤塑聚苯乙烯保温箱中心点处的外界温度-蓄冷剂与药品质量比-保温时间的三维模型。结论蓄冷剂结合聚苯乙烯保温箱内部温度可控制在2~8℃,满足冷藏药品短途快递运输的温控要求。     

流通环境对液氮充注蓄冷配送箱保温性能的影响

目的 为了提高液氮充注蓄冷配送箱在流通过程中的保温性能,保证配送品质。方法 搭建配送箱流通环境模拟试验平台,研究不同外界风速、外界温度和振动频率对蓄冷配送箱内空气温度变化和温度场分布的影响。结果 试验结果表明,当外界风速增大时,箱体内部环境的升温速度也会增大;外界温度对液氮充注完毕后箱内最低温度产生较大影响,箱体内部空气最低温度随外界温度降低而降低,同时始终在运输过程中维持较低的温度,箱体内温度场均匀性先提高后降低;振动对箱体内部环境的升温速度影响较大,而随着振动频率增大,箱体内部的温度场均匀性变差。结论 该研究可为蓄冷运输配送设备的设计与优化提供参考。     

新型组合楔形相变蓄冷腔体的设计与研究

针对疫苗冷链对运输环境的温度均匀性及其稳定性要求较高的问题,提出组合楔形相变蓄冷腔体,探讨蓄冷剂不同包装形式时,保温箱内部温度场的分布情况和变化规律。利用 COMSOL Multiphysics有限元模拟软件对不同尺寸的组合楔形蓄冷腔体进行模拟,使用温度云图定性分析箱体内部温度场变化及其均匀性,并通过实验验证模拟数据的可靠性。结果发现,箱内最低温度随组合楔形相变蓄冷腔体边长之比（c:d）的减小呈“M型”变化,在c:d=1:1时最低,此时疫苗损坏率最高;过冷总时间先变短后变长,在c:d=7:3时过冷时间总长度最短,保温效果最好;最易发生过冷的点为顶部直角处（点3）及底部直角处（点9）。在以后的设计工作中,应尽可能消除蓄冷保温箱内直角效应,降低过冷对疫苗产生不良影响。     

相变蓄冷式双温区城市宅配保温箱的研制及测试

目的 为了减少保温箱的冷量损耗,且能够将多种生鲜产品共同贮藏,设计一种相变蓄冷式双温区保温箱。方法 保温箱内设有冷藏区和微冻区,通过热负荷计算得出各区域所需蓄冷剂用量,并利用数值模拟和试验验证等2种方法来研究保温箱的保温效果,最后将试验数据与模拟数据进行对比,验证理论计算和数值模拟的可靠性。结果 蓄冷板放置在保温箱顶部时,保温箱箱体中部的温度最高,顶部的温度最低,温度场虽有分布不均的情况出现,但两区域总体温度在2 h内趋于稳定,并分别维持在适宜生鲜产品保存的温度区间（1~4 ℃和?10~0.5 ℃）。结论 所设计的保温箱可以有效维持保鲜温度,并满足多种生鲜产品共同贮藏的设计要求。     

基于有限元仿真的防冻包装保温性能分析

目的 考虑到寒冷地区不同的低温气候以及不同温敏产品在0～8 ℃的保温时长需求,对防冻保温包装箱箱体以及内部蓄冷剂的工程设计参数进行选择分析,以完善防冻包装方案。方法 首先对防冻保温箱进行有限元建模,分析在低温环境下其瞬态温度变化以及有效保温时长,再结合实际的试验去验证其建模的可信度。利用有限元模型模拟低温环境下保温箱保温性能,先将保温箱箱体基本参数固定,研究蓄冷剂的相变温度和相变潜热对保温性能的影响,再将蓄冷剂的基本参数固定,研究箱体的厚度和导热系数对保温性能的影响。分别拟合出保温箱保温时长的温控图,讨论在不同保温时长要求下保温箱蓄冷剂以及箱体的参数选择。结果 通过仿真和试验的对比,防冻保温箱模型平均偏差为4.6%,符合工程要求;由仿真数据得出,在满足外界低温环境和保温时长条件下,得到所需蓄冷剂和保温箱箱体的工程设计参数合理。结论 在各种外界低温环境和冷链物流保温时长要求下,科学合理地选用蓄冷剂和保温箱箱体的工程设计参数可提高保温箱的控温效率,这可以为冷链物流运输中防冻包装的优化设计奠定基础。     

基于板式冰蓄冷的冷藏库恒温特性的实验研究

冷库中增加蓄冷系统可以起到稳定库内温度、延长保鲜时间的效果,与峰谷电价结合,还可以实现良好的经济性。利用保温箱模拟冷库,在保温箱安放相变蓄冷板,板内充注水作为蓄冷液,所用蓄冷液体积与保温箱的容积比为1:30。通过测试分析蓄冷保温箱内的保温效果、空间温度分布及传热温差,验证了内部采用蓄冷板系统的冷库,在电价高峰期的8小时之内,温度波动小于0.6℃,库内各点最大温差为1.1℃,能够达到货物保存的要求及节能的效果,为冰蓄冷技术在冷库系统中的应用奠定理论和实验基础。     

基于Fluent的XPS保温箱温度场数值模拟方法分析

目的保温箱在空载情况下,探究不同模型对保温箱温度场模拟结果的影响。方法对现有保温箱内部温度场进行实测,与建立的保温箱有限元模型进行对比分析,验证模型可靠性,在此基础上进一步探究边界条件、辐射模型、对流模型对保温箱内温度场模拟结果的影响。结果通过验证网格无关性,得到最优流体网格尺寸为2.8mm;边界条件采用恒温固体壁面和对流换热壁面得到的温度场模拟结果最大温差为0.1 K;采用P1辐射、Rosseland、DO辐射和无辐射模型得到的模拟结果与实验结果最大温差分别为1.1, 4.2, 4.3, 4.3 K;采用层流模型和湍流模型得到的模拟结果与实验结果最大温差分别为0.6 K和1.9 K。结论随着网格尺寸的减小,温度场模拟数据逐渐趋于平稳;边界条件采用恒温固体壁面和对流换热壁面得到的温度场模拟结果基本一致;对比P1, Rosseland, DO和无辐射模型,P1辐射模型得到的模拟结果与实验结果一致性较好;与湍流模型相比,层流模型得到的模拟结果与实验结果一致性较好。     

Cu-Cr二元合金宏观偏析与温度场的数值模拟

Cu-Cr材料是两相复合材料,铬粒子通常以嵌入在铜基体中的形式存在,凝固过程中存在着严重的偏析现象,进而对凝固温度场的分布产生影响.为分析Cr相偏析对温度场分布的影响,基于Eulerian-Eulerian方法,建立了三维凝固偏析模型,利用Fluent模拟计算,偏析模型采用浓度梯度"SCr和分布面积梯度▽SCr来表示,得到了Cu-6.5%Cr的凝固偏析分布和温度场分布.结果表明:由于Cr的熔点比较高,当tt_a时,Cr先发生侧向凝固,形成糊状区;同时,Cr相的密度比Cu小,内部Cr相会发生上浮,向合金顶部移动;当tt_a时,顶部的Cr会大量聚集,形成顶部偏析,两侧Cr相"困"于糊状区,形成壁面偏析;随着凝固界面横向推移,壁面偏析对壁面温度场的分布产生影响,Cu的传热系数是Cr的3.85倍,随着Cr相偏析度的增加,降低了基体壁面的传热效率,导致温度梯度变大.研究工作将模拟结果与实验结果进行了对比,证明了模型的准确性.     

套管式换热器结构变化对换热能力影响的模拟研究

运用ANSYS公司的CFX计算流体软件对内径分别为10mm、16mm,壁厚1mm,管段长1000mm的逆流式套管换热器在内管安置同心和偏心等3种状态在不同工况下进行了数值模拟,得到了管内流体的速度与温度分布,并比较了3种情况下的换热系数。从结果分析得到随着偏心距的增加,套管的换热效果逐步下降。     

移动下击暴流作用下高层建筑风荷载特性研究

为研究移动下击暴流作用下高层建筑的风荷载特性,采用可移动的冲击射流装置对高层建筑模型进行了测压试验,并通过计算流体力学方法进行数值模拟,分析了风暴移动过程中,风场中不同位置的高层建筑模型表面风压分布特性及风荷载作用机理。结果表明:风暴的移动会使风暴前缘风速加强,而使后缘风速减弱,从而使建筑表面的整体风压出现相应变化。当建筑位于风暴移动中心线上时,气流分离形成的漩涡主要出现在顶面迎风侧前沿及侧面迎风侧上角部区域,这些区域负压相对较大;建筑顶面在风暴经过时会产生较大正压。当建筑位于风暴移动中心线外时,高层建筑的来流风风向会随风暴的移动而不断发生变化;当建筑位于风暴前缘时,与来流风夹角较小的侧面会由于气流在钝体边缘的分离作用而出现较大的负压区域;当建筑位于风暴后缘时,建筑顶面角部区域会由于锥形涡的产生而出现较大负压。     

Analyses of the temperature field in a bar-shaped piezoelectric transformer operating in longitudinal vibration mode

In this study, a theoretical model of the steady-state temperature field in a bar-shaped piezoelectric transformer operating in longitudinal vibration mode is developed, and the characteristics of the temperature field are analyzed numerically. Being different from previous work, the effects of the stress distribution and the relative positions of input and output parts on the internal loss distribution are taken into account in this model. Using this model, the temperature rise and its distribution are calculated, and the effects of ambient temperature, internal loss distribution, size, heat dissipation coefficient, and heat conductivity of the transformer on the temperature rise are estimated. The calculated temperature rise and its distribution agree quite well with the experimental data. It is found that the allowable output power of the transformer should be reduced markedly when the ambient temperature increases to maintain a reasonable working temperature for the piezoelectric material of the transformer. It also is found that decreasing wavelength, making internal loss distribution uniform, and increasing the ratio of perimeter to area of the cross section (for example, decreasing the cross-sectional area and using a thin plate structure), decrease the temperature rise for a given internal loss per unit volume. Furthermore, it is revealed that the heat dissipation coefficient has a remarkable effect on the temperature rise at a large internal loss, and the variation in the heat conductivity of the piezoelectric material has little effect on the temperature rise.     

热流温度场下功能梯度板的热问题研究

功能梯度材料因其内部组分沿着空间位置连续变化,能有效缓解热应力集中等现象,在高超音速飞行器的热防护系统设计中具有良好的应用前景。以金属-陶瓷功能梯度板为研究对象,探讨在不同热环境下功能梯度板热传导、热变形和热应力的变化规律。首先,基于功能梯度材料的幂律分布模型,分析了线性温度场、正弦温度场、热流温度场和非线性温度场四种热环境对功能梯度材料物理特性的影响。其次,基于有限元分层建模思想,通过Python编程建立了功能梯度板的有限元模型。仿真分析了在热流温度场下功能梯度板在不同板厚、陶瓷体积分数指数和热流密度等参数条件下热传导、热变形和热应力的变化规律。最后,探讨了基于参数调控的改善功能梯度板热防护性能的方法。结果表明：用功能梯度材料设计飞行器热防护板时,陶瓷体积分数指数应小于5.0;在热流温度场下,功能梯度板的厚度为7.2~9.0 mm、陶瓷体积分数指数为1.0~2.5时,可实现功能梯度板的轻质和高效隔热;热流密度一定时,调整飞行时间对确保飞行器安全至关重要;热流密度应限制在5~10 mW/mm²以控制功能梯度板的变形。研究结论对于热流温度场下金属-陶瓷功能梯度板的热防护设计具有参考价值。     

Study on the interaction between the shape and the temperature field of the melt in the electromagnetic shaping process

Based on analyses for the electromagnetic pressure on the melt and the heat induced in the melt, the ratio of heat to pressure Q₀/P_m is defined, to give the relationship between Q_o/P_m and the thickness a, the electromagnetic parameter (μγ) of the melt and the electric current frequency/under the electromagnetic confinement and shaping process. If Q_o/P_m is large, any adjustment to the melt shape will easily cause a variation of the temperature in the melt. In this situation, there appears to be a more sensitive interaction between the shape and the temperature field and a more narrow adjustment range for the process. Experiments on thin plate samples with a cross-section of 6 mm × 18 mm are done with two kinds of induction coils. The results show that when a coil with a trumpet inside wall is used and the positions of the melt top and the S/L interface are properly selected, the melt periphery is nearly vertical and the temperature gradient ahead of the S/L interface is high. Under these conditions, a more stable and wider coupling between the shape and the temperature field is continuously maintained and samples with a smooth surface and unidirectional crystals are successfully obtained.     

液氮辅助冻干机冷阱室内温度场模拟与分析

对液氮辅助制冷冻干机的冷阱进行数值模拟,建立冻干机冷阱的三维几何模型和冷阱内流体流动控制方程及边界条件.采用Fluent模拟软件对冷阱室内温度场模拟分析,得到了冷阱室内温度场分布图,通过对冷阱内部温度场分析,为指导冷阱室内结构设计,提高冷阱捕水能力提供参考.