方旭紅 張利梅

摘 要：冰箱是人們家庭生活中十分常見(jiàn)的電器設(shè)備，它能夠?qū)κ澄镞M(jìn)行保鮮，對(duì)一些物品進(jìn)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(shè)計(jì)也需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化和改良，這樣才能夠使得冰箱滿(mǎn)足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。本文就是對(duì)CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，希望能夠?qū)ο鄳?yīng)的從業(yè)人員有所幫助，不斷的促進(jìn)我國(guó)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(wù)。

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

0 引言

如今人們的生活水平得到了很大的提升，所以，對(duì)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(duì)于冰箱的耗能也提出了嚴(yán)格的要求。所以，冰箱的生產(chǎn)廠(chǎng)家要想使得自己的產(chǎn)品得到消費(fèi)人群的青睞，就必要對(duì)冰箱設(shè)計(jì)進(jìn)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(shè)計(jì)在不斷的發(fā)展過(guò)程中取得了十分可觀(guān)的成果，但是其設(shè)計(jì)仍然有許多不足之處，同時(shí)，也限制了我國(guó)冰箱行業(yè)的發(fā)展，下面就對(duì)其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)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(chǎng)家對(duì)于冰箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問(wèn)題都十分的看重，并且對(duì)此一再加強(qiáng)研究的力度，雖然，取得了一些較為可觀(guān)的成果，但是，其中不免還存在著許多問(wèn)題。首先，冰箱具有保鮮功能，但是因?yàn)椴缓侠淼膬?nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)導(dǎo)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(wèn)題，導(dǎo)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?yàn)楸溟T(mén)的密封問(wèn)題導(dǎo)致與外界熱量交換頻繁，不僅導(dǎo)致冰箱的耗電量會(huì)有所增加，同時(shí)，因?yàn)闊崃拷粨Q導(dǎo)致冰箱內(nèi)部溫度受到影響，對(duì)于物品的儲(chǔ)存效果不佳。冰箱的結(jié)構(gòu)內(nèi)部因?yàn)閮?nèi)置式換熱器的影響，導(dǎo)致冰箱的耗電量會(huì)不斷的增長(zhǎng)。對(duì)于以上存在的問(wèn)題追究其根本原因都是因?yàn)楸浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的，所以，在進(jìn)行冰箱設(shè)計(jì)的優(yōu)化和改良時(shí)，其切入點(diǎn)應(yīng)當(dāng)立足于對(duì)于冰箱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而且冰箱企業(yè)原有的設(shè)計(jì)方法不僅需要花費(fèi)大量的人力、物力、消耗很長(zhǎng)的時(shí)間，而且很多時(shí)候并不能取得良好的成果，在對(duì)冰箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)利用CFD，可以節(jié)省一些不必要的時(shí)間花費(fèi)，而且還能夠取得良好的效果[1]。

2 CFD在冰箱箱內(nèi)流場(chǎng)和溫度場(chǎng)數(shù)值中的應(yīng)用分析

冰箱內(nèi)部溫度的分布與空氣的流動(dòng)與冰箱的儲(chǔ)存性能有著十分密切的聯(lián)系，而且冰箱內(nèi)部的溫度場(chǎng)也對(duì)冰箱的耗電量有著很大的影響，所以設(shè)計(jì)人員進(jìn)行冰箱設(shè)計(jì)時(shí)需要格外的注重這兩點(diǎn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中不能夠只是應(yīng)用簡(jiǎn)單的方程式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)然也不能只是由實(shí)踐來(lái)完成，因?yàn)楦鱾€(gè)參數(shù)對(duì)于冰箱內(nèi)部流場(chǎng)的影響測(cè)試，是一個(gè)十分復(fù)雜的工作，有著很大工作量，而且在測(cè)量的過(guò)程中需要在環(huán)境內(nèi)布置很多的感應(yīng)器，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因?yàn)楦袘?yīng)器本身就會(huì)對(duì)流場(chǎng)造成一定的影響。目前在冰箱設(shè)計(jì)中進(jìn)行流場(chǎng)計(jì)算的主要方法就是應(yīng)用模擬方法。

2.1 分析直冷式冰箱內(nèi)部溫度場(chǎng)以及流場(chǎng)

因?yàn)橛?jì)算流場(chǎng)有很大的難度，所以技術(shù)人員對(duì)冰箱的對(duì)稱(chēng)性進(jìn)行了深入的研究，同時(shí)為了保證模型簡(jiǎn)單化，著重點(diǎn)研究其中的二維流場(chǎng)。在實(shí)際的研究過(guò)程中，很多研究人員將邊界的條件認(rèn)為是冰箱蒸發(fā)器的溫度以及表面溫度，依照此內(nèi)容計(jì)算溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果并不準(zhǔn)確。因?yàn)椋@種方式?jīng)]有考慮到冰箱內(nèi)部的溫度場(chǎng)會(huì)受到門(mén)封熱傳遞與防漏管等不良因素的影響，所以，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果存在著較大的差異。要想將冰箱實(shí)際工作情況全面、準(zhǔn)確、科學(xué)的計(jì)算出來(lái)，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(jì)算模型，才能夠保證計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相符合。

2.2 分析間冷式冰箱內(nèi)部溫度場(chǎng)以及流場(chǎng)

在冰箱的發(fā)展中，間冷式冰箱具有很大的優(yōu)勢(shì)，所以必須要對(duì)間冷式冰箱進(jìn)行深入的研究。一些研究人員在研究的過(guò)程中應(yīng)用PH OENICS軟件對(duì)冰箱內(nèi)部的溫度場(chǎng)以及流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，建立了相應(yīng)的三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，同時(shí)針對(duì)冰箱的浮生力，對(duì)于間冷式制冷裝置的影響進(jìn)行了全面的分析。最終得到浮生力，對(duì)于冰箱內(nèi)部的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)影響較小的結(jié)果。冰箱在與冰箱內(nèi)部的制冷物質(zhì)進(jìn)行熱傳遞時(shí)，如果物體具有很大的壁面溫差，那么輻射就會(huì)產(chǎn)生十分大的對(duì)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(yīng)用尤為廣泛，但是這種冷凝器不僅不美觀(guān)，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(zhǎng)時(shí)間下就會(huì)堆積大量的灰塵，最終導(dǎo)致熱阻增強(qiáng)，嚴(yán)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(yīng)用內(nèi)置式冷凝器。相應(yīng)的研究人員創(chuàng)建了內(nèi)置式冷凝器的模型，然后對(duì)其的傳熱性能進(jìn)行檢驗(yàn)。實(shí)際試驗(yàn)得到的結(jié)果和預(yù)期的設(shè)想相比較，冷凝器換熱量的計(jì)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?yàn)闆](méi)有考慮到冷凝器是通過(guò)發(fā)泡層傳遞熱量的。大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(mén)邊結(jié)構(gòu)和防露管中的研究現(xiàn)狀分析

冰箱的門(mén)體結(jié)構(gòu)可以概括性的分為兩類(lèi)，第一種是無(wú)門(mén)架，第二種是有門(mén)架。冰箱外界的熱量進(jìn)入冰箱內(nèi)部也有兩種方式，就是門(mén)封導(dǎo)熱與冰箱側(cè)壁。在對(duì)冰箱的制冷系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要考慮的就是冰箱內(nèi)部系統(tǒng)管路的走向問(wèn)題，該內(nèi)容對(duì)于冰箱的節(jié)能有著很大的影響。許多冰箱生產(chǎn)廠(chǎng)家防止凝露，采用的都是利用冰箱的壓縮機(jī)排出的熱氣，對(duì)冰箱的門(mén)框進(jìn)行加熱，使得門(mén)框的溫度逐漸的上升。應(yīng)用這種方法會(huì)導(dǎo)致門(mén)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(duì)于降低冰箱的耗能量并沒(méi)有幫助。在對(duì)冰箱的使用性能受到冰箱內(nèi)部防露管影響進(jìn)行研究時(shí)，對(duì)于防露管一定要進(jìn)行科學(xué)的分布，使其除了具有防止結(jié)露的作用，還能達(dá)到降低冰箱能源消耗的目的。

5 結(jié)語(yǔ)

CFD對(duì)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(chǎng)家在對(duì)冰箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)都會(huì)廣泛的應(yīng)用CFD，而且取得了十分良好的成效。對(duì)于CFD在冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行研究是具有深遠(yuǎn)意義的，能夠使得冰箱生產(chǎn)廠(chǎng)家對(duì)于CFD有所認(rèn)知，并且使得冰箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有科學(xué)性、合理性，從而保證冰箱設(shè)計(jì)能夠滿(mǎn)足人們的日益增長(zhǎng)的生活需求。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]丁國(guó)良.冰箱中空氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的有限元模擬[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2013（7）.