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1、第20卷第5期FOOD&MACHINEYVol.20No.52004年10月食品与机械October2004计算流体力学在食品传热传质过程中的应用Applicationofcomputationalfluiddynamicstechnologyonheatandmasstransferinfoodprocessing1112谢 晶施骏业瞿晓华励建荣1112XIEJingSHIJun2yeQUXiao2huaLIJian2rong(1.上海水产大学食品学院,上海200090;2.浙江工商大学食品学院食品工程系,杭州310035)(1.CollegeofFoodScience,
2、ShanghaiFisheriesUniversity,Shanghai200090,China;2.HangzhouUniversityofCommerce,Hangzhou,Zhejiang310035,China)摘要:对计算流体力学(CFD)技术进行了简单介绍,并对采用算机技术的发展而迅速崛起的学科。CFD最早应用于汽车、CFD技术模拟食品加工过程中的传热传质过程的研究现状航空、航天及核工业中,随着计算机硬件的发展以及各种进行了综述,探讨了采用CFD对这些传热传质过程进行数值CFD通用软件包的陆续出现并商品化,CFD技术为工业界广模拟的优势。CFD模拟的结果详细、直
3、观,模拟得到的流体泛接受,自身性能也日趋完善,应用范围正不断扩大。流动和各种热力学参数的分布信息,可以为装置的设计、传表1CFD技术在各领域内的应用[1]热过程的优化提供参考。学科具体应用领域关键词:计算流体力学(CFD);模拟;食品加工;传热传质航空航天、建筑业、汽车业、生物学、化工、燃烧Abstract:Theapplicationofcomputationalfluiddynamics(CFD)technology学、电子工业、玻璃制造业、空调业、石油、能源、工业工程onheatandmasstransferinfoodprocessingwasreviewed.Th
4、eadvantagesof船舶、动力、冶金、核能、水利、机车设计、涡轮机usingCFDtechnologywerediscussed.Theresultsofsimulationwereparticu2械设计等。laranddirect.Thesimulationcouldgainthedistributionofvariousthermody2大气污染、水污染、气候预测、建筑物火灾、洋流、环境工程namicsparametersandthefluidflow,sothedesignofequipmentandprocess室内空间安全等couldbeoptimized.
5、血管内流动(心脏或重要器官)、肺内流动和呼吸医学工程Keywords:Computationalfluiddynamics(CFD);Modelingsimulation;Food过程等。processing;HeatandmasstransferCFD技术在食品工业中应用的历史并不长。许多食品加工过程依靠流体的流动(传热和传质)来完成,如冷冻冷冷冻干燥技术、超高压杀菌技术、膜分离技术、超临界萃却、干燥、搅拌、杀菌等过程。采用CFD技术模拟食品加工过取技术、辐射技术和微波技术等一大批食品高新技术已经在程,能使食品工程师对加工过程有更详细、更深入的了解;根食品工业中不断应用,
6、通过这些新技术能够不断开发出新食据模拟结果,生产设备设计师能改善设计方案,提高设备性品材料,亦即开发工程化食品,这是食品工业的一个重要发能;工艺流程设计师则能通过优化操作流程,生产出安全优展方向。在食品加工中,包括上述新技术的应用许多都涉及质的食品并提高生产效率。在实际应用中,通过CFD模拟,到传热传质问题,计算流体力学(ComputationalFluidDynam2有很多设备如烘烤箱、热交换器、冷藏陈列柜、干燥箱等的设ics,以下简称为CFD)的出现,为解决这类问题提供了一个良计和操作已经得到了优化。好的数值分析和优化设计的工具。1.1CFD技术的优点1CFD技术的应用
7、现状在食品工业中,采用CFD技术与实验相结合的研究方法CFD是用于求解流体流动、传热和传质问题的一种数值是发展的趋势。与传统的纯实验的研究方法相比,采用CFD计算技术,它是流体力学的一个分支,是20世纪60年代随计技术可以使实验规模缩小、花费的时间和经费减少,并能在基金项目:上海市教委发展基金项目(编号:01H05)极短的时间内得到精度高的模拟结果。为缩短产品的开发作者简介:谢 晶(1968-),女,上海水产大学食品学院副教授,博周期和降低研发成本创造了条件。士。E2mail:jxie@shfu.edu.cn具体而
