【摘要】：在食用農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中，車廂內(nèi)部空氣流動(dòng)類型，貨物去堆棧方式，制冷風(fēng)機(jī)速度等直接影響到車廂內(nèi)部以及貨物區(qū)的平均溫度分布情況，，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)對(duì)運(yùn)輸產(chǎn)品產(chǎn)生損害，過(guò)高會(huì)增大食品呼吸作用、加快微生物繁殖等危害現(xiàn)象，過(guò)低會(huì)對(duì)食品產(chǎn)生直接的冷害，因此，溫度場(chǎng)的均勻分布成為保障貨物質(zhì)量、貨架期以及整體運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。然而，在滿足冷藏運(yùn)輸食品所需低溫環(huán)境的同時(shí)，減少不必要的能量消耗，降低整體運(yùn)輸成本，既是現(xiàn)今供應(yīng)商所追求的目標(biāo),也對(duì)節(jié)能減排起到重要作用。 計(jì)算流體力學(xué)是通過(guò)求解偏微分方程組，從定性和定量上分析流動(dòng)過(guò)程中的耦合輸運(yùn)現(xiàn)象（氣流、熱量和質(zhì)量傳遞）。隨著計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)的不斷成熟，精確性和可靠性的不斷提高，近年來(lái)在食用農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流中得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)提高冷藏類食用農(nóng)產(chǎn)品運(yùn)輸所需低溫環(huán)境的溫度均勻性、確定貨物堆棧方式、合理控制制冷時(shí)間，以及對(duì)提高整體冷鏈物流經(jīng)濟(jì)效益都具有重要意義。本文主要的研究?jī)?nèi)容分為以下3部分： （1）以目前短距離運(yùn)輸車為研究對(duì)象，利用計(jì)算流體力學(xué)（computational fluiddynamics，CFD）三維非穩(wěn)態(tài)SST-湍流模型和FLUENT流體模擬軟件，以土豆為試驗(yàn)貨物區(qū)冷藏運(yùn)輸食品，模擬不同貨物堆棧方式、不同制冷風(fēng)機(jī)速度下車廂內(nèi)部微環(huán)境溫度場(chǎng)分布情況，在特定邊界條件下，交替改變出風(fēng)口風(fēng)速和貨物堆棧方式，通過(guò)對(duì)比分析，確定最佳出風(fēng)口風(fēng)速和貨物堆棧方式,。結(jié)果表明當(dāng)風(fēng)速為5m/s，堆棧方式為中間及兩側(cè)留空時(shí)冷藏車廂體內(nèi)溫度場(chǎng)分布均勻性最佳。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合，溫度平均絕對(duì)誤差不高于1℃。 （2）在合理控制貨物堆棧方式、制冷風(fēng)機(jī)速度的同時(shí)，維持貨物所需低溫環(huán)境的前提下，通過(guò)減少不必要的冷卻時(shí)間，可直接減少冷藏車不必要的能量消耗。該文依據(jù)冷藏車制冷機(jī)組功率和貨物最佳冷藏溫度范圍，模擬2種不同制冷溫度（0和3℃），不同冷卻時(shí)間車廂內(nèi)的溫度場(chǎng)分布情況。結(jié)果表明在組合方式為制冷溫度3℃，制冷時(shí)間和關(guān)閉制冷風(fēng)機(jī)階段都為10min時(shí)比制冷溫度為0℃，制冷時(shí)間15min和關(guān)閉制冷風(fēng)機(jī)為20min時(shí)要節(jié)約3.6×105J能耗。 （3）為充分利用模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，使得對(duì)車廂內(nèi)部點(diǎn)位置溫度進(jìn)行查詢，快速了解內(nèi)部溫度場(chǎng)分布情況以及直觀的得到某點(diǎn)位置溫度值，以致開發(fā)車廂微環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為必要。通過(guò)SQLserver2000管理和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以Microsoft VisualStudio2005+MATLAB R2009a為開發(fā)工具，在Windows環(huán)境下開發(fā)、編譯和調(diào)試，開發(fā)基于CFD的車廂微環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將模擬結(jié)果直觀的展示給用戶，使得用戶可以方便、快捷的對(duì)結(jié)果進(jìn)行查詢、分析、驗(yàn)證。本系統(tǒng)以生成圖表的形式對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)比驗(yàn)證，存儲(chǔ)用戶提交的操作過(guò)程中所遇到的突發(fā)性錯(cuò)誤，以便改進(jìn)、提高、完善系統(tǒng)穩(wěn)定性。 本文以目前主流短距離冷藏車為研究對(duì)象，模擬車廂內(nèi)部微環(huán)境溫度場(chǎng)的變化以及分布情況，確定有利于減少貨物區(qū)內(nèi)部溫差的堆棧方式和有利于車廂內(nèi)部溫度均勻分布的制風(fēng)機(jī)速度，并結(jié)合冷藏車制冷機(jī)組功率和貨物最佳冷藏溫度范圍，提出更有利于減少不必要能耗的制冷溫度和制冷時(shí)間節(jié)能方式組合，試驗(yàn)結(jié)果與測(cè)試值基本吻合，體現(xiàn)了試驗(yàn)過(guò)程的合理性和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。結(jié)合模擬結(jié)果數(shù)據(jù)，開發(fā)車廂微環(huán)境立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使更直觀、快捷的對(duì)車廂內(nèi)部溫度查詢和分析。本文揭示了不同邊界條件下以及不同制冷時(shí)間下車廂內(nèi)部的溫度場(chǎng)空間分布情況，并對(duì)未來(lái)CFD應(yīng)用在冷鏈物流上的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，該研究為降低冷藏運(yùn)輸車廂內(nèi)部溫差，減少能量浪費(fèi)，降低運(yùn)輸成本，以及為實(shí)現(xiàn)車廂內(nèi)部溫度自動(dòng)化、智能化控制提供了可靠的理論支持和參考，以期最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流節(jié)能、環(huán)保、智能、降耗高效發(fā)展。
【圖文】：

式和堆棧尺寸下，貨物之間的水平和垂直空隙對(duì)整，模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)值的平均溫差為 1.4±0.98℃。研究時(shí)間隨堆棧寬高比的增大而降低，然而體積和高度顯的影響，當(dāng)貨物之間的水平空隙超過(guò) 0.05m 以后時(shí)間都沒有明顯變化，反而降低了冷藏庫(kù)內(nèi)部容量。果蔬在長(zhǎng)期的冷藏存儲(chǔ)中，室內(nèi)濕度對(duì)果蔬的水分響，用蒸汽或霧化水滴加濕冷氣是常用的保持內(nèi)部濕快微生物損壞，降低果蔬質(zhì)量安全[44]。Delele[15]等以室（如圖 1-1）為研究對(duì)象，隨時(shí)控制加濕系統(tǒng)打開質(zhì)，模擬室內(nèi)速度、溫度、濕度分布情況，以及水滴庫(kù)內(nèi)部濕度在一定范圍提供有效的操作參數(shù)，使內(nèi)部沉積。結(jié)果表明在-1℃、相對(duì)濕度 93.8%存儲(chǔ)環(huán)境下5min 連續(xù)交替執(zhí)行，可使室內(nèi)相對(duì)濕度提高 2.5%，力、噴頭的位置與方向?qū)姙⑺谪浳锖捅诿嫔系?

上海海洋大學(xué)碩士學(xué)位論文Ge[33]利用 CFD 模擬多層冷藏展示柜內(nèi)部、食物以及周圍環(huán)境的溫度分布情況，在環(huán)境條件為 25℃，相對(duì)濕度為 50%時(shí)的模擬結(jié)果如圖 1 所示。從圖 2-1a 可以看出，風(fēng)幕形成有效的熱交換屏障，阻礙冷藏柜內(nèi)部與外界環(huán)境發(fā)生熱交換，由于風(fēng)幕自身與外界環(huán)境的熱交換，以致冷藏柜內(nèi)靠近風(fēng)幕一側(cè)的溫度偏高。從圖 2-1b 可以看出，外界空氣的流入和內(nèi)部空氣的流出是影響冷藏柜內(nèi)部溫度主要因素，外界空氣流入重要發(fā)生在風(fēng)幕上部區(qū)域，流出發(fā)生在下部區(qū)域。Moureh[23]利用與真實(shí)比例為 1:3.3 的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停M有無(wú)通氣管道情況下冷藏車內(nèi)溫度均勻性分布特點(diǎn)，模擬結(jié)果如圖 2 所示。從圖 2-2a 可以看出，無(wú)通氣管道時(shí)尾部溫度相對(duì)較高，前后溫差較大，有通氣管道時(shí)（圖 2-2b）車廂內(nèi)溫度分布相對(duì)更均勻，平均溫差從 12K 降低到 8K。（a）空氣和產(chǎn)品溫度分布云圖 （b）空氣流動(dòng)矢量圖
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U469.66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2639695