【摘要】：采用4臺整體式斯特林制冷機(jī)作為冷源,使用真空絕熱板和聚氨酯復(fù)合發(fā)泡的絕熱技術(shù)制作箱體,研制了一臺有效容積為750 L,工作溫度低于-80℃的低溫冰箱。建立了箱體內(nèi)空氣流動與換熱的物理和數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用FLUENT軟件進(jìn)行模擬仿真,仿真結(jié)果與冰箱測溫實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
【圖文】：

第5期－80℃斯特林低溫冰箱研制圖1制冷機(jī)與箱體耦合示意圖Fig．1AssemblingframeofStirlingcoolerandrefrigerator裝銅制夾具，，并采用螺栓連接在夾具上安裝翅片板。制冷機(jī)冷指和箱體的耦合部分采用了軟質(zhì)聚氨酯套管，保證了冷指和箱體連接處的密封性和絕熱性。圖2斯特林低溫冰箱結(jié)構(gòu)示意圖Fig．2FrameofStirling-cooledlowtemperaturerefrigerator3箱內(nèi)溫度場數(shù)值模擬低溫冰箱內(nèi)溫度分布的均勻性會直接影響低溫冰箱的貯存性能，溫差過大會對箱內(nèi)保存的產(chǎn)品造成不利影響，同時低溫冰箱的耗電量也和箱內(nèi)溫度場密切相關(guān)，因此在設(shè)計(jì)完成后，有必要使用數(shù)值模擬對箱內(nèi)溫度場的分布進(jìn)行有效的分析，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性［9］。本研究采用FLUENT對該斯特林制冷低溫冰箱內(nèi)部溫度場的分布進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比分析。3．1物理及數(shù)學(xué)模型根據(jù)冰箱設(shè)計(jì)尺寸，進(jìn)行合理簡化后，對高1180mm×寬1100mm×深600mm的冰箱內(nèi)腔建立了三維模型并劃分網(wǎng)格如圖3所示。圖3箱體網(wǎng)格劃分圖Fig．3Meshstructureofrefrigerator根據(jù)該箱體內(nèi)具體的物理過程并結(jié)合數(shù)值計(jì)算的特點(diǎn)和條件，在建立數(shù)值模型時進(jìn)行了以下假設(shè)［10］:(1)箱內(nèi)空氣為牛頓流體;(2)箱體內(nèi)空氣流動形式為穩(wěn)定層流和非邊界層型流動;(3)箱體內(nèi)空氣在固體內(nèi)壁面上滿足無滑移邊界條件;(4)滿足Boussinesq假設(shè)［11］;(5)忽略輻射換熱。根據(jù)圖3中幾何模型坐標(biāo)系建立描寫箱內(nèi)流動換熱問題的微分方程如下。連續(xù)性方程:

本文編號：2652221