冷藏集装箱内气体流场分析及优化设计【文献综述】

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1、毕业设计文献综述建筑环境与设备工程冷藏集装箱内气体流场分析及优化设计前言：通用CFD软件包，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。由于采用了多种求解方法和多重网格加速收敛技术，因而FLUENT能达到最佳的收敛速度和求解精度。灵活的非结构化网格和基于解的自适应网格技术及成熟的物理模型，使FLUENT在转捩与湍流、传热与相变、化学反应与燃烧、多相流、旋转机械、动/变形网格、噪声、材料加工、燃料电池等方面有广泛应用。CFD通用软件包的出现与商业化，对CFD技术在工程中应用的推广起了巨大的促进作用。冷藏库流场的设计一直是个难题。为了获取冷藏库内流场的信息,传统的方法是进行实验测量或

2、做流场可视化研究。这些做法在实际运用中都具有很大的局限性,使用成本也很高,而且不可能获得整个流场内详尽的信息。计算流体力学(ComputationalFluidDynamics,以下简称为CFD)是基于计算机技术的一种数值计算工具,用于求解流体的流动和传热问题。CFD技术的运用可以很好地解决上述难题,它可以通过建立模型,并借助可靠的数值计算,模拟出整个流场的流动情况,因而可以更好地分析冷藏库内流体的流动情况。冷藏库内合理的气体流场可以保证库内冷量的均匀分配,提高传热效率,降低货物的干耗,提高货物的贮藏质量,并可达到节能的目的。调查发现,目前大多数冷藏库内的气流布置存在不合理的问题。因

3、而,研究和改善冷藏库内的气流组织具有实质性的意义。CFD(Computationa1FluidDynamics)即计算流体动力学，是目前国际上一个强有力的研究领域，是进行“三传”(传热、传质、动量传递)及燃烧、多相流和化学反应研究的核心和重要技术，广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水力、环境化工等诸多领域，暖通空调行业是CFD技术应用的重要领域之一。在传统的暖通空调工程设计及产品开发工作中，设计可行与否往往取决于大量的试验，产品开发周期长，费用高，此外，设计人员的经验起着举足轻重的作用。CFD的应用则改变了传统的设计过程，由于CFD软件可以相对准确的给出流体流动的细节，如速度场

4、、压力场、温度场、浓度场分布的时变特性，因而不仅可以准确预测流体产品的整体性能，而且很容易从对流场的分析中发现产品或工程设计中的问题，据此提出的改进方案只需重新计算一次就可以判断、评估改进是否有效，并更容易得到某些规律性的知识。这样产品或工程设计与优化对试验和经验的依赖性大为减少，能够显著缩短设计周期，降低费用。空调设计的最终目的是以经济技术合理的系统设计以及设备选型实现所要求的室内气候环境(温湿度、气流、污染物浓度等的分布)。为实现对这些环境参数的合理控制，有必要把握其分布特性，CFD是除模型实验外的可详细解析三维室内气流分布特性的唯一手段。由于CFD技术的上述特点，在暖通空调领域

5、中的应用发展很快，其中室内热环境的计算机数值模拟技术在一些先进国家已经进入了实用阶段，尤其是在日本，CFD技术已经成为不可缺少的设计手段。1998年，全球市场占有率最高的CFD软件——FLUENT正式进入中国市场，为目前CFD主流商业软件，其市场占有率达40%左右。在CFD软件中,Fluent软件是目前国内外使用最多、最流行的商业软件之一。Fluent的软件设计基于"CFD计算机软件群的概念",针对每一种流动的物理问题的特点,采用适合于它的数值解法在计算速度、稳定性和精度等各方面达到最佳。由于囊括了FluentDynamicalInternational比利时PolyFlow和Flu

6、entDynamicalInternational(FID)的全部技术力量(前者是公认的在黏弹性和聚合物流动模拟方面占领先地位的公司,后者是基于有限元方法CFD软件方面领先的公司)FLUENT软件的结构由前处理、求解器及后处理三大模块组成。FLUENT软件中采用GAMBIT作为专用的前处理软件，使网格可以有多种形状。对二维流动可以生成三角形和矩形网格：对于三维流动，可以生成四面等网格；结合具体计算，还可以生成混合网格，其体、六面体、三角柱和金字塔等网格；结合具体计算，还可以生成混合网格，其自适应功能，能对网格进行细分或粗化，或生成不连续网格、可变网格和滑动网格。FLUENT软件的求解

7、模块是其核心部分，该模块的数学模型是以纳维．斯托克斯方程组与各种湍流模型为主体，在加上多相流模型、燃烧与化学反应流模型、自由面模型以及非牛顿流体模型等。大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些附加源项、附加输运方程与关系式。采用的是有限体积法离散方程，其计算精度和稳定性都优于传统编程中使用的有限差分法。采用压力校正法作为低速不可压流动计算方法，而可压缩流动采用耦合法。此外，FLUENT软件采用的二阶上风格式是Barth与Jerpersen针对非结构网格提出