CFD在冰箱结构优化中的应用现状

方旭红 张利梅

摘 要：冰箱是人们家庭生活中十分常见的电器设备，它能够对食物进行保鲜，对一些物品进行冷藏。在人们的生活中，冰箱有着很大的用处。但是随着人们需求的不断增加，冰箱的结构设计也需要不断的进行优化和改良，这样才能够使得冰箱满足人们日益增长的需求。本文就是对CFD在冰箱结构优化中的应用进行深入分析，希望能够对相应的从业人员有所帮助，不断的促进我国冰箱行业的发展，使冰箱可以更好的为人们的生活服务。

关键词：CFD；冰箱结构优化；应用

0 引言

如今人们的生活水平得到了很大的提升，所以，对于冰箱也提出了更多的要求，除了要求冰箱需要具有冷藏、保鲜功能外，对于冰箱的耗能也提出了严格的要求。所以，冰箱的生产厂家要想使得自己的产品得到消费人群的青睐，就必要对冰箱设计进行创新，也只有这样冰箱才能够具有良好的性能。虽然，冰箱设计在不断的发展过程中取得了十分可观的成果，但是其设计仍然有许多不足之处，同时，也限制了我国冰箱行业的发展，下面就对其相关内容进行详细的阐述。

1 冰箱结构优化现状分析

很多冰箱生产厂家对于冰箱结构的优化问题都十分的看重，并且对此一再加强研究的力度，虽然，取得了一些较为可观的成果，但是，其中不免还存在着许多问题。首先，冰箱具有保鲜功能，但是因为不合理的内部结构设计导致冰箱的保鲜效果并不是十分的良好。冰箱防露管的布置也存在一定的问题，导致冰箱的耗电量急剧的上升。冰箱内部与外界需要相隔离。但是因为冰箱门的密封问题导致与外界热量交换频繁，不仅导致冰箱的耗电量会有所增加，同时，因为热量交换导致冰箱内部温度受到影响，对于物品的储存效果不佳。冰箱的结构内部因为内置式换热器的影响，导致冰箱的耗电量会不断的增长。对于以上存在的问题追究其根本原因都是因为冰箱结构设计不合理导致的，所以，在进行冰箱设计的优化和改良时，其切入点应当立足于对于冰箱结构的优化，而且冰箱企业原有的设计方法不仅需要花费大量的人力、物力、消耗很长的时间，而且很多时候并不能取得良好的成果，在对冰箱结构进行优化设计时利用CFD，可以节省一些不必要的时间花费，而且还能够取得良好的效果[1]。

2 CFD在冰箱箱内流场和温度场数值中的应用分析

冰箱内部温度的分布与空气的流动与冰箱的储存性能有着十分密切的联系，而且冰箱内部的温度场也对冰箱的耗电量有着很大的影响，所以设计人员进行冰箱设计时需要格外的注重这两点。设计过程中不能够只是应用简单的方程式对其进行计算，当然也不能只是由实践来完成，因为各个参数对于冰箱内部流场的影响测试，是一个十分复杂的工作，有着很大工作量，而且在测量的过程中需要在环境内布置很多的感应器，会导致测量的数据不准确，因为感应器本身就会对流场造成一定的影响。目前在冰箱设计中进行流场计算的主要方法就是应用模拟方法。

2.1 分析直冷式冰箱内部温度场以及流场

因为计算流场有很大的难度，所以技术人员对冰箱的对称性进行了深入的研究，同时为了保证模型简单化，着重点研究其中的二维流场。在实际的研究过程中，很多研究人员将边界的条件认为是冰箱蒸发器的温度以及表面温度，依照此内容计算温度场和流场的计算结果并不准确。因为，这种方式没有考虑到冰箱内部的温度场会受到门封热传递与防漏管等不良因素的影响，所以，计算结果与实际结果存在着较大的差异。要想将冰箱实际工作情况全面、准确、科学的计算出来，必须要采用非稳态和三维模式，并且要将其它因素全部考虑到，最终确定计算模型，才能够保证计算结果与实际相符合。

2.2 分析间冷式冰箱内部温度场以及流场

在冰箱的发展中，间冷式冰箱具有很大的优势，所以必须要对间冷式冰箱进行深入的研究。一些研究人员在研究的过程中应用PH OENICS软件对冰箱内部的温度场以及流场进行计算，建立了相应的三维稳态数值模拟，同时针对冰箱的浮生力，对于间冷式制冷装置的影响进行了全面的分析。最终得到浮生力，对于冰箱内部的温度场和流场影响较小的结果。冰箱在与冰箱内部的制冷物质进行热传递时，如果物体具有很大的壁面温差，那么辐射就会产生十分大的对传热[2]。

3 CFD在冰箱内置式换热器中的研究现状分析

内置换热器是冰箱向外界释放热量的装置，钢丝管冷凝器在冰箱中的应用尤为广泛，但是这种冷凝器不仅不美观，而且还易损坏。冷凝器位于冰箱的表面，所以受外界环境的影响，长时间下就会堆积大量的灰尘，最终导致热阻增强，严重影响了冷凝器的工作成效。为了有效的改善此现状，目前很多冰箱都应用内置式冷凝器。相应的研究人员创建了内置式冷凝器的模型，然后对其的传热性能进行检验。实际试验得到的结果和预期的设想相比较，冷凝器换热量的计算值要超出百分之十。结果产生巨大误差的主要原因，就是因为没有考虑到冷凝器是通过发泡层传递热量的。大量的科学实验数据证明，内置式换热器有着巨大的发展潜力。

4 CFD在门边结构和防露管中的研究现状分析

冰箱的门体结构可以概括性的分为两类，第一种是无门架，第二种是有门架。冰箱外界的热量进入冰箱内部也有两种方式，就是门封导热与冰箱侧壁。在对冰箱的制冷系统进行设计时，首先需要考虑的就是冰箱内部系统管路的走向问题，该内容对于冰箱的节能有着很大的影响。许多冰箱生产厂家防止凝露，采用的都是利用冰箱的压缩机排出的热气，对冰箱的门框进行加热，使得门框的温度逐渐的上升。应用这种方法会导致门框与冰箱内部产生巨大的温度差，使得冰箱发生不良的热传递现象，对于降低冰箱的耗能量并没有帮助。在对冰箱的使用性能受到冰箱内部防露管影响进行研究时，对于防露管一定要进行科学的分布，使其除了具有防止结露的作用，还能达到降低冰箱能源消耗的目的。

5 结语

CFD对冰箱的结构优化有着不可忽视的作用，很多的冰箱生产厂家在对冰箱结构进行优化时都会广泛的应用CFD，而且取得了十分良好的成效。对于CFD在冰箱结构优化中的应用现状进行研究是具有深远意义的，能够使得冰箱生產厂家对于CFD有所认知，并且使得冰箱结构优化具有科学性、合理性，从而保证冰箱设计能够满足人们的日益增长的生活需求。

参考文献：

[1]白莉.CFD在冰箱结构优化中的应用现状企业技术开发[J].2014（15）.

[2]丁国良.冰箱中空气流场和温度场的有限元模拟[J].上海交通大学学报，2013（7）.