CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用現(xiàn)狀

方旭紅 張利梅

摘 要：冰箱是人們家庭生活中十分常見的電器設備，它能夠?qū)κ澄镞M行保鮮，對一些物品進行冷藏。在人們的生活中，冰箱有著很大的用處。但是隨著人們需求的不斷增加，冰箱的結(jié)構(gòu)設計也需要不斷的進行優(yōu)化和改良，這樣才能夠使得冰箱滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。本文就是對CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用進行深入分析，希望能夠?qū)ο鄳膹臉I(yè)人員有所幫助，不斷的促進我國冰箱行業(yè)的發(fā)展，使冰箱可以更好的為人們的生活服務。

關(guān)鍵詞：CFD；冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化；應用

0 引言

如今人們的生活水平得到了很大的提升，所以，對于冰箱也提出了更多的要求，除了要求冰箱需要具有冷藏、保鮮功能外，對于冰箱的耗能也提出了嚴格的要求。所以，冰箱的生產(chǎn)廠家要想使得自己的產(chǎn)品得到消費人群的青睞，就必要對冰箱設計進行創(chuàng)新，也只有這樣冰箱才能夠具有良好的性能。雖然，冰箱設計在不斷的發(fā)展過程中取得了十分可觀的成果，但是其設計仍然有許多不足之處，同時，也限制了我國冰箱行業(yè)的發(fā)展，下面就對其相關(guān)內(nèi)容進行詳細的闡述。

1 冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化現(xiàn)狀分析

很多冰箱生產(chǎn)廠家對于冰箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題都十分的看重，并且對此一再加強研究的力度，雖然，取得了一些較為可觀的成果，但是，其中不免還存在著許多問題。首先，冰箱具有保鮮功能，但是因為不合理的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計導致冰箱的保鮮效果并不是十分的良好。冰箱防露管的布置也存在一定的問題，導致冰箱的耗電量急劇的上升。冰箱內(nèi)部與外界需要相隔離。但是因為冰箱門的密封問題導致與外界熱量交換頻繁，不僅導致冰箱的耗電量會有所增加，同時，因為熱量交換導致冰箱內(nèi)部溫度受到影響，對于物品的儲存效果不佳。冰箱的結(jié)構(gòu)內(nèi)部因為內(nèi)置式換熱器的影響，導致冰箱的耗電量會不斷的增長。對于以上存在的問題追究其根本原因都是因為冰箱結(jié)構(gòu)設計不合理導致的，所以，在進行冰箱設計的優(yōu)化和改良時，其切入點應當立足于對于冰箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而且冰箱企業(yè)原有的設計方法不僅需要花費大量的人力、物力、消耗很長的時間，而且很多時候并不能取得良好的成果，在對冰箱結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計時利用CFD，可以節(jié)省一些不必要的時間花費，而且還能夠取得良好的效果[1]。

2 CFD在冰箱箱內(nèi)流場和溫度場數(shù)值中的應用分析

冰箱內(nèi)部溫度的分布與空氣的流動與冰箱的儲存性能有著十分密切的聯(lián)系，而且冰箱內(nèi)部的溫度場也對冰箱的耗電量有著很大的影響，所以設計人員進行冰箱設計時需要格外的注重這兩點。設計過程中不能夠只是應用簡單的方程式對其進行計算，當然也不能只是由實踐來完成，因為各個參數(shù)對于冰箱內(nèi)部流場的影響測試，是一個十分復雜的工作，有著很大工作量，而且在測量的過程中需要在環(huán)境內(nèi)布置很多的感應器，會導致測量的數(shù)據(jù)不準確，因為感應器本身就會對流場造成一定的影響。目前在冰箱設計中進行流場計算的主要方法就是應用模擬方法。

2.1 分析直冷式冰箱內(nèi)部溫度場以及流場

因為計算流場有很大的難度，所以技術(shù)人員對冰箱的對稱性進行了深入的研究，同時為了保證模型簡單化，著重點研究其中的二維流場。在實際的研究過程中，很多研究人員將邊界的條件認為是冰箱蒸發(fā)器的溫度以及表面溫度，依照此內(nèi)容計算溫度場和流場的計算結(jié)果并不準確。因為，這種方式?jīng)]有考慮到冰箱內(nèi)部的溫度場會受到門封熱傳遞與防漏管等不良因素的影響，所以，計算結(jié)果與實際結(jié)果存在著較大的差異。要想將冰箱實際工作情況全面、準確、科學的計算出來，必須要采用非穩(wěn)態(tài)和三維模式，并且要將其它因素全部考慮到，最終確定計算模型，才能夠保證計算結(jié)果與實際相符合。

2.2 分析間冷式冰箱內(nèi)部溫度場以及流場

在冰箱的發(fā)展中，間冷式冰箱具有很大的優(yōu)勢，所以必須要對間冷式冰箱進行深入的研究。一些研究人員在研究的過程中應用PH OENICS軟件對冰箱內(nèi)部的溫度場以及流場進行計算，建立了相應的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，同時針對冰箱的浮生力，對于間冷式制冷裝置的影響進行了全面的分析。最終得到浮生力，對于冰箱內(nèi)部的溫度場和流場影響較小的結(jié)果。冰箱在與冰箱內(nèi)部的制冷物質(zhì)進行熱傳遞時，如果物體具有很大的壁面溫差，那么輻射就會產(chǎn)生十分大的對傳熱[2]。

3 CFD在冰箱內(nèi)置式換熱器中的研究現(xiàn)狀分析

內(nèi)置換熱器是冰箱向外界釋放熱量的裝置，鋼絲管冷凝器在冰箱中的應用尤為廣泛，但是這種冷凝器不僅不美觀，而且還易損壞。冷凝器位于冰箱的表面，所以受外界環(huán)境的影響，長時間下就會堆積大量的灰塵，最終導致熱阻增強，嚴重影響了冷凝器的工作成效。為了有效的改善此現(xiàn)狀，目前很多冰箱都應用內(nèi)置式冷凝器。相應的研究人員創(chuàng)建了內(nèi)置式冷凝器的模型，然后對其的傳熱性能進行檢驗。實際試驗得到的結(jié)果和預期的設想相比較，冷凝器換熱量的計算值要超出百分之十。結(jié)果產(chǎn)生巨大誤差的主要原因，就是因為沒有考慮到冷凝器是通過發(fā)泡層傳遞熱量的。大量的科學實驗數(shù)據(jù)證明，內(nèi)置式換熱器有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4 CFD在門邊結(jié)構(gòu)和防露管中的研究現(xiàn)狀分析

冰箱的門體結(jié)構(gòu)可以概括性的分為兩類，第一種是無門架，第二種是有門架。冰箱外界的熱量進入冰箱內(nèi)部也有兩種方式，就是門封導熱與冰箱側(cè)壁。在對冰箱的制冷系統(tǒng)進行設計時，首先需要考慮的就是冰箱內(nèi)部系統(tǒng)管路的走向問題，該內(nèi)容對于冰箱的節(jié)能有著很大的影響。許多冰箱生產(chǎn)廠家防止凝露，采用的都是利用冰箱的壓縮機排出的熱氣，對冰箱的門框進行加熱，使得門框的溫度逐漸的上升。應用這種方法會導致門框與冰箱內(nèi)部產(chǎn)生巨大的溫度差，使得冰箱發(fā)生不良的熱傳遞現(xiàn)象，對于降低冰箱的耗能量并沒有幫助。在對冰箱的使用性能受到冰箱內(nèi)部防露管影響進行研究時，對于防露管一定要進行科學的分布，使其除了具有防止結(jié)露的作用，還能達到降低冰箱能源消耗的目的。

5 結(jié)語

CFD對冰箱的結(jié)構(gòu)優(yōu)化有著不可忽視的作用，很多的冰箱生產(chǎn)廠家在對冰箱結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化時都會廣泛的應用CFD，而且取得了十分良好的成效。對于CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用現(xiàn)狀進行研究是具有深遠意義的，能夠使得冰箱生產(chǎn)廠家對于CFD有所認知，并且使得冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有科學性、合理性，從而保證冰箱設計能夠滿足人們的日益增長的生活需求。

參考文獻：

[1]白莉.CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應用現(xiàn)狀企業(yè)技術(shù)開發(fā)[J].2014（15）.

[2]丁國良.冰箱中空氣流場和溫度場的有限元模擬[J].上海交通大學學報，2013（7）.