1 引言

合理的冷藏庫氣體流場，可以保證冷量的均勻分配，節約能耗，降低干耗損失，提高貨物質量。據調查，目前大多數冷藏庫的氣流組織欠合理，這是由于冷庫大多是憑經驗設計建造的。為了獲取冷藏庫內流場的信息，傳統的方法是進行實驗測量或作流場可視化研究。這些做法在實際運用中都具有很大的局限性，使用成本也很高，而且也不可能獲得整個流場內詳盡的信息。計算流體力學（Computational Fluid Dynamics，簡稱CFD）是在經典力學，數值計算方法和計算機技術基礎上建立起來的新型學科。它通過建立數學物理模型，根據提供的邊界條件和參數，可以對速度場、溫度場、壓力場等諸多物理量進行仿真模擬，從而提供流動區域內精細的流場、溫度場，因而通過CFD研究可以更好地分析冷藏庫內流體的流動情況。

近年來，數值計算技術在食品、制冷等工程實際中得到了廣泛的應用，并取得了相當滿意的效果，然而文獻檢索發現，將數值計算應用于冷庫方面的研究卻是很少。瞿曉華等人利用CFD技術對一小型裝配式冷庫流場進行數值模擬，分析了流場形態及各種設計參數對冷藏庫內流場的影響。研究表明數值模擬在冷藏庫流場優化設計中應用切實可行而且優勢顯著 [1]；王劍鋒等人對分別屬于兩個冷庫的流場進行了二維模擬研究，并對氣流組織進行了對比分析，指出冷庫流場存在一個中心大回流，流場的主流有靠近邊界流動的趨勢，無論是水平還是垂直速度均呈現兩邊大、中間小的格局[2，3]；胡浩等人建立了水果氣調庫庫內氣體流動、傳熱和傳質的非穩態數學模型，還根據水果的呼吸原理建立了貨物區的傳熱、傳質控制方程，采用SIMPLE算法和整體求解的解法對水果氣調庫的降溫、降氧等非穩態過程進行了數值模擬，但最后的計算沒有作進一步的驗證研究[4]。總之，數值計算在冷庫中的應用不多，且基本上處于模型設計的階段。

本文對屬于江浦冷凍廠的一個果品冷卻物冷藏間進行了流場實測和數值模擬計算，其中模擬計算主要利用商用CFD軟件FLUENT來得到三維流場結果，對模擬結果與實測值進行了比較，取得了較好的一致性，誤差在允許范圍內，表明了數值模擬在冷藏庫氣體流場設計中應用的可行性。通過本文的研究，期望對冷藏庫的流場設計和改造具有一定的參考價值。

2 物理及數學模型

2.1 物理模型

本文中所研究的冷庫為上海市江浦冷凍廠的一個果品冷藏庫，該庫的的內型尺寸為26.93m（長）×12.76m（寬）×3.8m（高），空氣冷卻器為兩臺LFF型8#軸流風機，每臺風量33000m3/時，轉速1450轉/分，功率4KW，風機位于墻內，通過一均勻送風道將冷量送至冷庫，該風道位于冷庫中部，離地高1.96m，送風道高為44cm，兩邊對稱各突出20個圓柱狀送風口，冷庫兩邊堆放貨物，貨物為蘋果。本研究中為簡化起見，將貨物看成兩貼壁的長方體，按照冷庫內實際情況，設定每個長方體尺寸為26.93m（長）×3m（寬）×2.4m（高），冷庫及貨物堆放情況由如圖1所示：

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