冷藏集装箱热装货物内部流场分布及优化研究

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冷藏集装箱作为主要的冷藏运输工具之一,在热装货物运输中扮演着重要角色。近年来我国生鲜农产品需求增加以及新需求的出现,运输需求也随之大幅增加,从而催化冷链物流行业整体蓬勃发展。企业使用冷藏集装箱运输热装货物,在运输过程中因堆码方式不恰当,致使箱内流场分布不均匀,温差大造成货物腐烂变质或冻伤,产生不同程度的货损,同时也造成箱容利用率和冷量的浪费。货损会使业主蒙受巨大的经济损失,不恰当的堆码方式也会造成制冷和运输成本增加,这些都是目前业主急需解决的问题。在这一背景下,该论文研究冷藏集装箱内部流场分布和优化,分析运输热装货物时不同堆码方式对冷藏集装箱内部流场的影响,以流场特点为依据,优化不同类型的热装货物与不同堆码方式的匹配关系,以期来降低货损及运输成本,减少业主的经济损失。
  本文使用ANSYS18.0作为仿真工具。使用ICEM CFD建立冷藏集装箱数学及物理模型,并划分网格。将各个堆码模型导入FLUENT软件中进行仿真迭代计算,迭代结束后导入CFD post软件进行结果后处理,得到特殊截面上的温度、速度分布云图及特殊流线上的温度、速度变化曲线,判断高温积聚处的货损情况。又选取三个截面分析,称为YZ、XZ、XY截面,以及两条流线上的温度、速度变化曲线来验证不同堆码方式对冷藏集装箱内部流场分布的影响情况。整体式堆码冷藏集装箱内部空间利用率最大的堆码方式,但此堆码方式冷风通道单一,不利于箱内气流循环将热量输送出箱体,易产生局部高温致使热装货物产生较多的货损。二体式堆码增加了冷风通道,箱内温差比整体式堆码小,纵向二体式堆码相比与整体式堆码和横向、分层二体式堆码,冷风通道方向设置合理,增大了货物与冷风的接触面积,帮助冷风循环,流场的分布的均匀性有所增加。四体式堆码冷风通道增多,预留的两条冷风通道可以及时地带走冷藏集装箱内的热量,增大箱内冷风流通效率,使冷量可以更加均匀有效地输送至冷藏集装箱的各个部位,更好地避免气流涡旋产生局部高温,可有效地降低货损率。箱内整体温差小,温度、速度分布均匀,整个箱体未出现明显的高温区域,冷风流通情况好,制冷效果最佳,满足大多数热装货物的运输要求。
  热装货物的不同堆码方式造成的箱内温差不同,模拟后得出整体式堆码时箱内温差为7.2℃,横向二体式堆码时箱内温差为5.4℃,纵向二体式堆码时箱内温差为3.3℃,分层二体式堆码时箱内温差为4.2℃,四体式堆码时箱内温差为2.3℃。根据仿真结果来判断冷藏集装箱内部产生局部高温的位置,找出主要货损点,分析各种堆码方式的优缺点,结合堆码的热装货物种类、装卸条件、运输距离长短等综合考虑,列举出部
  分热装货物适合的堆码运输形式。在利用流场特点的前提下,对不同类型的热装货物与堆码运输方式的匹配关系进行优化,提出合理的堆码运输的建议。
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