冰箱冷藏室温度场和流场的仿真与优化

目录目标 (3)1.引言 (3)2.CFD仿真过程 (4)2.1控制方程 (4)2.2单位 (4)2.3材料物性参数 (5)2.4几何与网格创建 (6)2.5求解工况&计算域&边界条件 (10)2.6结果分析 (10)2.7结论 (15)表格清单表1 单位系统（国际单位制） (5)表2 空气理想气体物性表 (5)表3 冰箱塑料内胆物性表 (5)表4 冰箱隔热层物性表 (6)表5 冰箱外壁物性表 (6)表6 计算域划分与边界条件 (10)图片清单图1 冰箱外形示意图 (3)图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm） (4)图3 采用Icem创建的冰箱几何模型 (7)图4 冰箱外表面网格 (8)图5 冷藏室外表面网格 (8)图6 冷冻室外表面网格 (9)图7 截面体网格（x=300mm） (9)图8 瞬态计算残差曲线 (11)图9 冷藏室中心点温度时间曲线 (11)图10冷冻室中心点温度时间曲线 (12)图11 Z=300mm处的温度曲线 (12)图12 Z=300mm处的速度曲线(a)冷藏室 (b)冷冻室 (13)图13 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处截面的速度云图 (14)图14 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处隔热层温度分布云图 (15)目标本报告旨在通过ANSYS 旗下软件ICEM 、FLUENT 进行美的冰箱的仿真。

在35℃环境温度下，求解得到冰箱启动后的冷藏室和冷冻室温度从35℃分别降温到5℃和-18℃的降温曲线。

1. 引言冰箱由冷藏室、冷冻室两个独立空间组成，室内空气采用自然对流方式进行热传递；此外，还需要考虑冷量通过塑料ABS 内胆、隔热层和冰箱外壁钢板的损失。

冰箱外形如图1所示:冰箱几何尺寸示意图如图2冷藏室 F冷冻室 R图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm）2.CFD 仿真过程本次仿真所用网格采用ANSYS○R ICEM CFD生成，所后采用ANSYS○R Fluent作为求解器进行求解。

冰箱制冷系统仿真方法冰箱制冷系统仿真方法冰箱制冷系统是一种常见的家用电器，它利用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等组件来使冰箱内部保持低温状态。

为了确保制冷系统的效率和性能，进行仿真是一种重要的方法。

以下是基于冰箱制冷系统的仿真方法的一步一步思路：第一步：定义仿真目标与参数在开始仿真之前，我们需要明确仿真的目标和所需的参数。

例如，我们可以设定仿真目标为在各种环境温度下测试制冷系统的制冷性能。

同时，我们还需要确定仿真所需的参数，如压缩机功率、冷凝器和蒸发器的热传导系数、膨胀阀的流量系数等。

第二步：建立数学模型基于冰箱制冷系统的物理原理，我们可以建立数学模型来描述系统的行为。

例如，我们可以使用热力学方程来描述冷凝器和蒸发器中的热量传递过程，使用能量守恒方程来描述压缩机的功率消耗等。

根据具体情况，我们也可以考虑一些其他因素，例如制冷剂的物性参数。

第三步：选择仿真工具根据建立的数学模型，我们需要选择适合的仿真工具进行仿真计算。

常见的仿真工具包括MATLAB、Simulink等。

这些工具提供了丰富的数学建模和仿真功能，可以帮助我们快速、准确地进行仿真计算。

第四步：确定边界条件和初始状态在进行仿真计算之前，我们需要确定冰箱制冷系统的边界条件和初始状态。

边界条件包括环境温度、冷凝器和蒸发器的初始温度等；初始状态包括制冷剂的初始质量、压缩机的初始状态等。

这些参数和状态将直接影响仿真计算的结果。

第五步：进行仿真计算通过将数学模型输入选择的仿真工具，我们可以进行仿真计算。

在仿真过程中，我们可以调整不同的参数和边界条件，观察制冷系统的响应以及不同因素对系统性能的影响。

通过多次仿真计算，我们可以得到不同环境下制冷系统的性能曲线和相关参数。

第六步：分析和优化在得到仿真结果之后，我们可以对结果进行分析和优化。

通过比较不同环境温度下的制冷性能曲线，我们可以评估系统的稳定性和性能；通过调整不同参数和边界条件，我们可以找到最优的制冷系统配置以提高效率和节能性。

温度场测量与热流场仿真技术研究随着科技的发展，温度场测量与热流场仿真技术在许多领域中得到了广泛应用。

温度场测量和热流场仿真技术是研究热传导和热流动的关键工具，它们在工程领域中具有重要的作用。

本文将重点探讨温度场测量技术和热流场仿真技术的研究进展和应用。

一、温度场测量技术温度场测量技术是利用传感器或测温设备来测量物体表面或内部的温度分布。

随着传感器技术的不断发展，温度场测量技术也取得了显著的进展。

常见的温度场测量技术包括热电偶、红外测温仪、纤维光学测温技术等。

热电偶是一种常见的温度测量设备，它基于热电效应原理测量温度。

热电偶的原理是通过两种不同金属的热电势差来测量温度。

它简单易用、测量范围广，适用于各种环境条件下的温度测量。

红外测温仪是近年来发展起来的一种热测量技术。

它利用物体发射的红外辐射来间接测量物体的温度。

红外测温仪具有非接触式测温、快速测量的优势，适用于高温、对传感器不易接触的物体测温。

纤维光学测温技术是通过光纤传输热量，并利用光纤的波长和功率变化来测量温度。

这种技术具有高温测量范围广、传输时不干扰、适用于实时测量等优点。

二、热流场仿真技术热流场仿真技术是通过数学模型和计算机仿真方法，对物体内部或表面的热传导现象进行模拟和预测。

它通过求解热传导方程和流体动力学方程，得到物体各个位置的温度和热流分布，从而实现对热流场的仿真。

热流场仿真技术的发展使得工程师能够在设计阶段通过计算机模拟来评估热传导和热流动的效果，避免了传统试验方法的高成本和时间消耗。

它广泛应用于电子设备散热设计、航空航天工程、汽车工程等领域。

常见的热流场仿真软件包括ANSYS Fluent、COMSOL Multiphysics等，它们能够模拟各种热传导和热流动现象，并提供丰富的后处理工具来分析仿真结果。

三、温度场测量与热流场仿真技术的应用温度场测量和热流场仿真技术在许多领域中得到了广泛应用。

以下是几个典型的应用案例：1. 电子设备散热设计：温度场测量和热流场仿真技术可用于评估电子设备的散热性能，帮助工程师设计更有效的散热系统，提高设备的可靠性和寿命。

安世亞太（PERA China）深圳分公司86-0755-*******************************目录目标 (3)1.引言 (3)2.CFD仿真过程 (4)2.1控制方程 (4)2.2单位 (4)2.3材料物性参数 (5)2.4几何与网格创建 (6)2.5求解工况&计算域&边界条件 (10)2.6结果分析 (10)2.7结论 (15)表格清单表1 单位系统（国际单位制） (5)表2 空气理想气体物性表 (5)表3 冰箱塑料内胆物性表 (5)表4 冰箱隔热层物性表 (6)表5 冰箱外壁物性表 (6)表6 计算域划分与边界条件 (10)图片清单图1 冰箱外形示意图 (3)图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm） (4)图3 采用Icem创建的冰箱几何模型 (7)图4 冰箱外表面网格 (8)图5 冷藏室外表面网格 (8)图6 冷冻室外表面网格 (9)图7 截面体网格（x=300mm） (9)图8 瞬态计算残差曲线 (11)图9 冷藏室中心点温度时间曲线 (11)图10冷冻室中心点温度时间曲线 (12)图11 Z=300mm处的温度曲线 (12)图12 Z=300mm处的速度曲线(a)冷藏室 (b)冷冻室 (13)图13 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处截面的速度云图 (14)图14 冷藏室温度达到5℃时Z=300mm处隔热层温度分布云图 (15)目标本报告旨在通过ANSYS旗下软件ICEM、FLUENT进行美的冰箱的仿真。

在35℃环境温度下，求解得到冰箱启动后的冷藏室和冷冻室温度从35℃分别降温到5℃和-18℃的降温曲线。

1.引言冰箱由冷藏室、冷冻室两个独立空间组成，室内空气采用自然对流方式进行热传递；此外，还需要考虑冷量通过塑料ABS内胆、隔热层和冰箱外壁钢板的损失。

冰箱外形如图1所示:冷藏室 F冷冻室 R图1 冰箱外形示意图冰箱几何尺寸示意图如图2图2 冰箱几何尺寸示意图（单位：mm）2.CFD 仿真过程本次仿真所用网格采用ANSYS○R ICEM CFD生成，所后采用ANSYS○R Fluent作为求解器进行求解。

温度场仿真与分析温度场仿真与分析温度场仿真与分析是一种通过数值计算来模拟和预测物体或区域内的温度分布的方法。

它可以帮助我们理解热传导、对流和辐射等热传输机制，并为工程设计和优化提供支持。

下面将逐步介绍温度场仿真与分析的步骤和方法。

第一步是确定仿真目标和需求。

在开始仿真之前，我们需要明确想要分析的物体或区域以及所关注的温度场特性。

例如，我们可能想要了解一个电子设备在不同工作负载下的温度分布，或者研究一座建筑在不同季节和使用条件下的室内温度变化。

第二步是建立几何模型。

根据仿真目标，我们需要将物体或区域的几何形状转化为数学模型。

对于简单的几何形状，我们可以使用基本的几何图形来近似表示；对于复杂的几何形状，我们可能需要使用计算机辅助设计软件来建立几何模型。

第三步是定义边界条件。

边界条件是模拟中的关键参数，它们描述了物体或区域与外部环境的热交换方式。

例如，我们可以指定物体表面的温度、环境中的流体温度或边界上的热流量。

这些边界条件将影响温度场的分布和演化。

第四步是选择适当的数值方法和模拟工具。

温度场仿真可以使用多种数值方法，包括有限元法、有限差分法和有限体积法等。

我们需要根据模型的复杂程度和仿真目的选择合适的数值方法，并选择相应的仿真工具或软件来进行计算。

第五步是进行仿真计算。

在进行实际的仿真计算之前，我们需要将几何模型和边界条件导入仿真工具中，并进行必要的设置和调整。

然后，我们可以启动仿真计算，该计算将根据所选的数值方法和边界条件来求解温度场的分布。

第六步是分析和解释仿真结果。

一旦仿真计算完成，我们就可以获得物体或区域在不同位置和时间点的温度分布数据。

我们可以使用可视化工具来展示温度场，并进行进一步的分析和解释。

例如，我们可以比较不同边界条件下的温度分布差异，或者评估不同设计方案对温度场的影响。

最后一步是验证和优化仿真结果。

温度场仿真是一个理论模型的近似计算过程，因此我们需要将仿真结果与实际测量数据进行比较，以验证模型的准确性和可靠性。

设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１７单相浸没式液冷BBU机柜的优化和模拟分析王宁，王凌云，刘世桐，沈斌（杭州云酷智能科技有限公司，浙江杭州311100）摘要：针对在用项目的单相浸没式液冷室内基带处理单元（Building Baseband Unit，BBU）机柜，为了提升其热可靠性，降低电源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE），进行了测试和数值模拟研究。

通过冷却液和空气2种不同媒介在BBU内部的流场和温度场分析，发现基于空气为冷却介质进行热设计的翅片散热器，在液冷设备里并不适用；基于某国产冷却液实际特性的BBU设备的仿真，提出了去除原翅片散热器来优化BBU内部流道和设置不同盲板优化方案，以确保冷液进入机柜后，将冷却液的动量和流量，优先给予高发热元件，增强换热。

关键词：单相浸没；液冷；室内基带处理单元（BBU）；机柜Optimization and Simulation Analysis of Single-phase Immersion LiquidCooling BBU TankWANG Ning, WANG Lingyun, LIU Shitong, SHEN Bin(Hangzhou Keencool Intelligent Technology Co., Ltd., Hangzhou 311100, China)Abstract: To improve the thermal reliability and reduce Power Usage Effectiveness(PUE) of the single-phase immersion liquid cooling Building Baseband Unit(BBU) tank in a in-service project, test and numerical simulation research are performed and presented in this paper. Through the analysis of the flow field and temperature field of coolant and air in the BBU, it is found that the fin radiator based on air, as the cooling medium for thermal design, is not suitable for liquid cooling equipment. Based on the simulation of the BBU equipment with the actual characteristics ofa domestic coolant, this paper proposes a scheme to remove the original fin radiator and install different blind plates tooptimize the internal flow channel of the BBU, so as to ensure that after the coolant enters the ank, the momentum and flow of the coolant will be given priority to the high heating elements, and the rationalization proposal to enhance heat transfer.Keywords: single-phase immersion; liquid cooling; Building Baseband Unit(BBU); tank0 引 言目前5G网络建设采用集中无线接入网（Centralized Radio Access Network，C-RAN）模式，集中在室内布置[1]。

TMF风冷冰箱风道 CFD仿真分析摘要：本文是对某TMF型（上冷冻、下冷藏式）风冷冰箱的冷冻风道进行CFD仿真，得到冷冻风道的流线图，压力云图，风道各出风口的出风量和占比数据。

分析出，风扇与风道腔体边界距离偏小，空气撞击在边界上易形成局部涡流，增大风道局部阻力；风道左上，右上两出风口风量不均匀，右上出风口相对左上出风口流线密度有降低，出风口风速降低。

并进行实验测试风道的各出风口风量，同仿真结果进行对比，测得各处风口风量趋势和仿真结果一致。

关键词：风冷冰箱CFD仿真风道风量1：引言随着当今人们对品质生活的需求不断提升，用户对食材储存的也提出了更高的要求。

这对冰箱的性能和品质就有了更高要求，这促使风冷冰箱逐步替代直冷冰箱，风冷冰箱的市场占有率日益提高。

风冷冰箱使用更便利，功能更齐全，具有自动化霜，速冻速冷，多功能存储空间，保鲜除菌等功能。

风冷冰箱是利用风扇对箱内空气进行强制对流冷却，冰箱室内温度均匀性则是要面对的问题，这就需要对风冷冰箱的风道进行合理的设计。

而传统的试制样机，根据样机测试结果再反复调整的方法设计周期长，成本高，采用CFD仿真技术对冰箱进行设计是一种更高效的方法，现应用CFD软件对冰箱风道及温度场进行的模拟和研究越来越普遍，有对不同结构类型的风冷冰箱温度场和流场进行了仿真分析[1],也有将冰箱冷藏室冷冻室的风道作为仿真对象[2]，分析其对冰箱冷藏室冷冻室空气流场和温度场的影响。

本文是以某款TMF风冷冰箱的冷冻风道为仿真对象，利用CFD软件分析其风道腔体内的流场状况，风道各出风口的风量及占比数据。

并通过实验测试风道各出风口的风量，同仿真结果进行对比。

仿真结果和实验结果趋势一致，证明了CFD仿真技术的可靠性，可以为风道的结构优化提供方向和建议。

2：风道CFD仿真2.1：仿真方法本文是以某款TMF风冷冰箱达到冷冻风道为仿真对象，仿真过程分为以下4个步骤：（1）建立冷冻风道几何模型，在冰箱冷冻风道3D图的基础上，对部分结构细节进行简化，得到一个相对简单的风道模型，见图1。

基于CFD的风冷冰箱风道仿真分析刘晓庆;李凌云;闵龙;刘英元【摘要】本文以南京创维家用电器的一款两门风冷冰箱为模型,利用CFD软件进行仿真计算,得到了该冰箱风道各出风口的出风量及占比隋况,并给出了相应的分析,为后期风道改进优化提供方向和建议.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2017(000)001【总页数】3页(P77-79)【关键词】冰箱;建模;风道;仿真【作者】刘晓庆;李凌云;闵龙;刘英元【作者单位】南京创维家用电器有限公司江苏南京211200;南京创维家用电器有限公司江苏南京211200;南京创维家用电器有限公司江苏南京211200;南京创维家用电器有限公司江苏南京211200【正文语种】中文随着人们生活水平的不断提高，冰箱已成为生活中最常见的家用电器。

根据冰箱内部冷气传递的方式不同，目前市场上的冰箱可分为两种：直冷冰箱和风冷冰箱。

传统的制冷冰箱结构简单，耗电量较少，但给用户带来手动除霜的烦恼；随着技术的进步，风冷技术被用于冰箱中，有效解决了结霜问题，风冷冰箱的市场占有率不断提高。

CFD，即计算流体力学，是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的产物，它以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值模拟、分析研究，以解决各种实际问题。

早期，就有很多学者应用该软件对直冷冰箱以及风冷冰箱内温度场和速度场进行模拟和优化研究，宋培刚[1]运用Fluent软件对冰箱中空气流场的模拟和优化研究，唐琼辉[2]采用Fluent软件对冰箱内温度场和速度场进行了模拟。

直冷冰箱中的空气流动主要是自然对流，风冷冰箱中空气的流动主要是强迫对流，CFD软件更多应用于风冷冰箱风道内速度场的模拟分析。

风道仿真的过程主要分四个步骤：（1）建立模型，对已有的冰箱结构进行简化，提取风道模型，主要通过UG软件实现；（2）网格划分，对得到的风道模型进行网格划分，风扇区域和风道区域分别划分，以优化网格质量，可通过HYPERMESH软件实现；（3）数值计算，对已离散化的模型导入FLUENT中，设置边界条件，进行数值计算；（4）结果分析，对得到的数值计算结果，包括各出风口风量、风道内流场等进行分析，给出优化改进建议。

感应加热设备的温度场仿真分析与优化在越来越多的工业制造、材料处理等领域中，感应加热技术已经取代了传统的加热方式，成为了主要的选择。

感应加热用电磁感应原理使工作物料在感应线圈中感应电流，来进行加热。

而随着科技的快速发展，感应加热设备也不断地更新换代，更加智能化、高效化。

然而，感应加热设备的温度场分析，其优化和精确度仍是生产活动中不可忽略的重要环节。

本文旨在分析感应加热设备的温度场，并阐述如何通过仿真分析和优化来提高其性能。

一、感应加热设备的基本原理1、感应加热的基本原理感应加热实质上是利用感应线圈中的交变磁场感应导电环境中的涡电流，使其产生电阻加热。

感应加热设备通过感应线圈产生电磁场, 通过这个电磁场使工作物料中出现涡流，产生热量，对于导电的材料，可以快速加热，用他来替代传统的火焰加热、电炉加热、热处理炉等方式，可以大大降低能耗，减少了污染，同时大大提高了工作效率。

2、感应加热设备的基本组成感应加热设备通常由发生器、感应线圈、冷却器、电源和控制系统等几个组成部分构成，发生器是产生交流电磁场的主机，发生器所产生的交变电流经感应线圈后产生强烈的交变磁场，从而让工作物料在其中感应产生涡流，以此实现加热。

3、感应加热设备的特点感应加热设备具有高速、高效、节能、环保和安全等特点，它的加热速度非常迅速, 能够迅速使加热对象的表面达到所需温度，使其在微波效应下快速加热，热量大部分集中在物料表面，且无明火、无烟雾、无排放，环保性高。

二、感应加热设备温度场仿真分析1、感应加热设备的温度场相关学者指出，在传统的物理模型中，把对象表面的温度定义为加热过程中的主要参数，可以反映出物温度的变化情况。

通过简记组分、可单一物理状态、热流方程、热平衡方程，完成热迁移和热积分计算得到物体表面温度分布。

2、感应加热设备的仿真分析FEA（有限元分析方法）的作用是计算研究感应加热设备在热场中的加热复杂过程，它可以通过分析物体中各个位置点的温度，“描绘”出其物体表面温度和热传导的分布情况，同时，还可以用这些信息为感应加热过程中的预测和控制分析作为依据。

温度场和流场的模拟天津职业技术师范⼤学Tianjin University of Technology and Education毕业论⽂专业：材料成型及控制⼯程班级学号：材料0912 - 09学⽣姓名：蔡⾔锋指导教师：⾼莹讲师⼆〇⼀四年六⽉天津职业技术师范⼤学本科⽣毕业设计TIG焊电弧温度场和流场的模拟Analog TIG welding arc temperature field and flow field专业班级：材料成型及控制⼯程--材料0912学⽣姓名：蔡⾔锋指导教师：⾼莹讲师学院：机械⼯程学院2014 年6 ⽉摘要钨极氩弧焊（TIG焊）是近代⼯业⽣产中应⽤⽐较⼴泛的⼀种焊接⽅法，这种焊接⽅法具有热影响区⼩、焊缝美观、易于控制等众多优点。

所以对TIG焊焊接技术进⾏数值模拟，能够更好的了解和控制整个焊接的过程，所模拟TIG焊电弧的温度场和流场具有重要的意义。

数值模拟技术应⽤⼴泛，本⽂就是采⽤有限元分析软件FLUENT，创建了符合实际的TIG焊⾃然燃烧电弧的有限元模型。

根据流体⼒学质量守恒、动量守恒和能量守恒⽅程，选取合理的边界条件，得到了TIG焊电弧的温度场流场分布的变化规律图。

通过FLUENT的后处理结果能够对TIG焊电弧内部的⼀些温度场、流场等情况进⾏形象的表述。

基于⾃然燃烧的TIG焊接电弧的数值分析，有助于进⼀步理解焊接过程的物理实质，合理地选择焊接⼯艺和⼯艺参数，并为冶⾦分析提供进⼀步的理论依据。

为今后的理论研究和⼯业⽣产奠定基础。

关键词：TIG 焊；FLUENT 软件；数值模拟；电弧AbstractGTAW (TIG welding ) is a modern industrial production, used widely as a welding method, this method has a small weld heat-affected zone , weld appearance, easy to control , and many other advantages. So for TIG welding techniques to simulate , to better understand and control the entire welding process , the simulated temperature and flow field TIG welding arc is of great significance .Numerical simulation of a wide range of technical applications, this paper is the use of finite element analysis software FLUENT, TIG welding creates realistic finite element model of the natural burning arc . According to hydrodynamic mass, momentum and energy conservation equations , selecting appropriate boundary conditions and the variations of temperature field in Figure TIG welding arc flow field distribution . Able for some temperature and flow fields, etc. TIG welding arc carried the image of the interior of expression through post-processing of results of FLUENT .Numerical TIG welding arc burning natural -based analysis helps to further understand the physical substance of the welding process , a reasonable choice of welding processes and process parameters, and provides a theoretical basis for further metallurgical analysis. Lay the foundation for future theoretical research and industrial production.Key Words：TIG welding; FLUENT software; numerical simulation; arc⽬录第1 章绪论 (1)1.2 国外对TIG焊接电弧的研究 (1)1.3 国内对焊接电弧的研究状况 (4)1.4 本⽂研究的内容和意义 (5)第2 章理论基础 (6)2.1 焊接电弧 (6)2.1.1⽓体原⼦的激发与电离 (6)2.1.2电⼦发射 (7)2.1.3弧柱区的导电特性 (7)2.1.4电弧的⼒学特性 (8)2.2 流体动⼒学基础 (8)2.2.1 质量守恒定律 (8)（2-1） (9)2.2.2 动量守恒定律 (9)2.2.3 能量守恒定律 (9)2.3 FLUENT 软件简介 (9)2.3.1 FLUENT 算法 (10)2.3.2 FLUENT 计算流程 (11)2.4本章⼩结 (11)第3 章焊接的数值模拟及分析结果 (12)3.1 焊接电弧的数学模型 (12)3.1.1 基本假设 (12)3.1.2 控制⽅程 ............................... 错误！未定义书签。