CFD在冰箱結構優化中的應用現狀

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，它能夠對食物進行保鮮，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，冰箱的結構設計也需要不斷的進行優化和改良，這樣才能夠使得冰箱滿足人們日益增長的需求。本文就是對CFD在冰箱結構優化中的應用進行深入分析，希望能夠對相應的從業人員有所幫助，不斷的促進我國冰箱行業的發展，使冰箱可以更好的為人們的生活服務。

關鍵詞：CFD；冰箱結構優化；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，冰箱的生產廠家要想使得自己的產品得到消費人群的青睞，就必要對冰箱設計進行創新，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的發展，下面就對其相關內容進行詳細的闡述。

1 冰箱結構優化現狀分析

很多冰箱生產廠家對于冰箱結構的優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部結構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部溫度受到影響，對于物品的儲存效果不佳。冰箱的結構內部因為內置式換熱器的影響，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構設計不合理導致的，所以，在進行冰箱設計的優化和改良時，其切入點應當立足于對于冰箱結構的優化，而且冰箱企業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，在對冰箱結構進行優化設計時利用CFD，可以節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在冰箱箱內流場和溫度場數值中的應用分析

冰箱內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系，而且冰箱內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，因為各個參數對于冰箱內部流場的影響測試，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境內布置很多的感應器，會導致測量的數據不準確，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 分析直冷式冰箱內部溫度場以及流場

因為計算流場有很大的難度，所以技術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器的溫度以及表面溫度，依照此內容計算溫度場和流場的計算結果并不準確。因為，這種方式沒有考慮到冰箱內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，計算結果與實際結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，必須要采用非穩態和三維模式，并且要將其它因素全部考慮到，最終確定計算模型，才能夠保證計算結果與實際相符合。

2.2 分析間冷式冰箱內部溫度場以及流場

在冰箱的發展中，間冷式冰箱具有很大的優勢，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軟件對冰箱內部的溫度場以及流場進行計算，建立了相應的三維穩態數值模擬，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，對于冰箱內部的溫度場和流場影響較小的結果。冰箱在與冰箱內部的制冷物質進行熱傳遞時，如果物體具有很大的壁面溫差，那么輻射就會產生十分大的對傳熱[2]。

3 CFD在冰箱內置式換熱器中的研究現狀分析

內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狀，目前很多冰箱都應用內置式冷凝器。相應的研究人員創建了內置式冷凝器的模型，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。結果產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泡層傳遞熱量的。大量的科學實驗數據證明，內置式換熱器有著巨大的發展潛力。

4 CFD在門邊結構和防露管中的研究現狀分析

冰箱的門體結構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部也有兩種方式，就是門封導熱與冰箱側壁。在對冰箱的制冷系統進行設計時，首先需要考慮的就是冰箱內部系統管路的走向問題，該內容對于冰箱的節能有著很大的影響。許多冰箱生產廠家防止凝露，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部產生巨大的溫度差，使得冰箱發生不良的熱傳遞現象，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露的作用，還能達到降低冰箱能源消耗的目的。

5 結語

CFD對冰箱的結構優化有著不可忽視的作用，很多的冰箱生產廠家在對冰箱結構進行優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在冰箱結構優化中的應用現狀進行研究是具有深遠意義的，能夠使得冰箱生產廠家對于CFD有所認知，并且使得冰箱結構優化具有科學性、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在冰箱結構優化中的應用現狀企業技術開發[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）.