摘 要

冷藏集装箱是产品运输重要的工具，具有普适性、灵活性等特点。为了满足人们日益增长的物质需求和高效率生活，冷藏集装箱内降温的速度和均匀性至关重要。所以，研究冷藏集装箱在不同工况下的内部温度场和速度场分布十分具有价值。

本文从以下几点对此进行研究：（1）空箱运行冷藏集装箱内的流场模拟：利用 CFD 技术和前处理软件ANSYS Fluent对空箱状态下的冷藏集装箱进行数值模拟研究，并且验证了模型建立的正确性，为后续研究和实验奠下基础。（2）不同进风口方案对冷藏集装箱内部的流场影响：设计多种进风口形状，通过模拟在一定时间内，对比不同进风口方案下，冷藏集装箱温度场的分布均匀性和降温的速度，讨论了不同进风口方案对冷藏集装箱内部的流场影响，确定了最佳进风口方案。（3）使用UDF（User Defined Function）进出风口边界条件对冷藏集装箱温度场的影响：在冷藏集装箱空箱运行的基础下，为了接近冷藏集装箱实际运行状态，可使用ANSYS Fluent高级功能UDF（User Defined Function）建立进出风的边界条件，进一步讨论进出风口边界条件对冷藏集装箱内温度场的影响。 （4）不同货物堆码方案对冷藏集装箱内部流场的影响：在使用最佳进风口方案的基础下，设计多种货物堆码方案，通过模拟在一定时间内，对比不同货物堆码方案下，冷藏集装箱温度场的分布和降温的速度，得出不同货物堆码形式对冷藏集装箱内部流场的影响。

关键词：冷藏集装箱；计算流体力学；流场；均匀性；货物堆码

Abstract

Refrigerated containers are important tools for product transportation, with universality and flexibility. In order to meet the growing material needs and high efficiency of life, the speed and uniformity of cooling in reefer containers is crucial. Therefore, it is very important to study the internal temperature field and velocity field distribution of reefer containers under different working conditions.

This paper studies this from the following points: (1) Simulation of flow field in empty container operation reefer container: Using CFD technology and pre-processing software ANSYS Fluent to carry out numerical simulation research on reefer container in empty box state, and verify the model The correctness of the establishment laid the foundation for subsequent research and experimentation. (2) Influence of different air inlet schemes on the flow field inside the refrigerated container: design a variety of air inlet shapes, and simulate the distribution uniformity of the temperature field of the refrigerated container and the speed of cooling under a certain time in comparison with different air inlet schemes. The influence of different air inlet schemes on the flow field inside the refrigerated container was discussed, and the optimal air inlet scheme was determined. (3) UDF (User Defined Function) outlet and inlet vent boundary conditions on the chilled container temperature field: In order to access the actual operation state of the reefer container, the ANSYS Fluent advanced function UDF (User Defined) can be used. Function) Establish the boundary conditions of the outlet and inlet winds, and further discuss the influence of the boundary conditions of the outlet and inlet on the temperature field in the refrigerated container. (4) Impact of different cargo stacking schemes on the internal flow field of reefer containers: Under the basis of the optimal air inlet scheme, design a variety of cargo stacking schemes, and compare the different cargo stacking schemes through simulation within a certain period of time. The distribution of the temperature field of the refrigerated container and the speed of the cooling, the influence of different cargo stacking forms on the internal flow field of the reefer container.

Key words: reefer container; computational fluid dynamics; flow field; uniformity; cargo stacking

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 冷藏集装箱的相关信息 1

1.3 冷藏集装箱气流国内外的研究现状 2

1.4 本文所做的主要工作 3

1.5 计算流体力学概述 4

1.5.1 计算流体力学基本思想 4

1.5.2 计算流体力学的优势 4

第2章 冷藏集装箱空箱仿真模拟 5

2.1 数学与物理模型的建立 5

2.1.1 数学基本控制方程 5

2.1.2 空箱集装箱物理模型 6

2.1.3 空箱集装箱边界条件的建立 7

2.2 进风口形状对冷藏集装箱流场的影响 7

2.2.1 进风口方案的设计 7

2.2.2 不同进风口方案的对比模拟分析 8

2.2.2.1 湍流参数的计算 8

2.2.2.2 温度场模拟结果 10

2.2.2.3 速度场模拟结果 13

2.2.3 进风口方案的选择 16

2.3 本章小结 16

第3章 货物堆码对冷藏集装箱流场的影响 17

3.1 货物堆码方案的设计 17

3.1.1 货物堆码集装箱物理模型 17

3.1.2 货物堆码集装箱边界条件的建立 18

3.2 不同货物堆码方案的对比模拟 19

3.2.1 温度场模拟结果 19

3.2.2 速度场模拟结果 20

3.2.3 货物堆码模拟结果分析 22

3.4 本章小结 22

第4章 Fluent UDF在冷藏集装箱温控的应用 23

4.1 UDF的基本理论 23

4.2 UDF程序的编写 23

4.3 验证UDF的适用性 24

4.4 本章小结 25

第5章 结论 26

参考文献 27

附 录 28

附录1 UDF程序源代码 28

致 谢 29

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着科技与社会的发展，人们的生活节奏愈发加快，生活质量愈发提高，人们对于生活的追求也得到了提升，人们对于食品质量，尤其是保鲜的要求也不断提高。航空货运与高速铁路货运的快速发展，都使人们可以在越来越短的时限内获得新鲜程度最佳的食品。正因如此不论是空运、陆运或是水运的食品冷藏链，在冷链运输过程中对食品的保鲜尤为重要，所以冷藏集装箱在食品运输中被大量使用。

在一些工业化较为发达的国家，冷链运输尤其是冷藏集装箱在货物运输中的运用已经相当的成熟。然而作为人口大国的中国，据农业农村部报告指出，现阶段，我国鲜活农产品冷链流通比例远低于一些发达国家，尤其是途中损耗是较为严重的，从而造成终端零售价格偏高。根据中国物流与采购联合会冷链物流专业委员会公布的数据，我国果蔬流通腐蚀率达百分之二十至百分之三十，肉类流通腐蚀率达百分之十二，水产品流通腐蚀率达百分之十五，而相比之下国外农副产品的整体流通损耗率却只有百分之五至百分之六，且每年仅果蔬产品这一类，造成的经济损失就有1000亿元以上。所以无论是从经济或者社会角度出发，发展冷链运输都尤为重要。