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1 概述
冰箱的空气流场是一个比较复杂的流动和传热问题，冰箱的风幕是整个流场的最主要影响因素，一方面风幕在其外侧形成了外部空气的环流，另一方面，风幕与内部空气发生剧烈混合，将冷量送入冷柜的贮藏区域。同时，风幕在冷柜的内部和外部之间形成一个屏障区域，阻止环境中的热空气与水蒸气进入冷柜内部。与立式冰箱相比，半高式冰箱的风幕约为45°风幕，所受的重力影响比立式冰箱的风幕大，而且风幕掠过冰箱中的物品，会受到诸多不确定因素的影响。
通常研究气流流场与温度场的方法有两种：实验和计算机模拟。为了模拟冰箱内部空气流动的状况，运用CFD软件进行数值计算是一种通用而可取的方法。
2 冰箱气流紊流模型的分析与比较
冷风幕的流动属于带卷吸作用的射流，射流出口处的雷诺数大约在2200左右。考虑到可视化试验的结果，冷风幕的上下两侧有羽状卷吸气流，我们可以确定风幕的流动属于紊流。
紊流是一种极其复杂的非定常流动，从物理机理上说，紊流是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些涡旋的大小及旋转轴的方向分布是随机的。在紊流充分发展的区域内，流体中的涡旋的尺度可在相当大的范围内连续变化。同时由于边界的作用，外界的扰动以及自身的波动，新的涡流又不断产生，这就构成了紊流流动。
流体的非稳态通用控制方程组Navier-Stocks方程能够从本质上描述紊流流场的流动，但由于描述紊流的物理量有脉动性，对脉动的修正将产生高阶偏微分方程，并伴随产生新的未知量。这导致了方程最终无精确解，并使得数值计算成为最有效的方法。
针对紊流的数值计算方法如下：
图2.13 出风口速度为1.2m/s的温度场 图2.14出风口速度为1.2m/s的速度场
从图2.1图2.14 的对比可看出，当风幕送风速度为0.5m/ s时， 风幕还没有完全形成，当风幕送风速度增大到0.8 m/ s 时， 射流的抬升使风幕得以形成，但风速不足以形成最佳风幕，底层板上温度还偏高，达到3.5℃。当出风口风速继续增大到1.0m/s时，柜内的温度降低， 温度梯度减小， 温度场较均。但当送风速度达到1.3m/s后风幕溢出太多，极大的损失了冷柜的冷量。如表3.3为改变送风速度，柜内平均温度随送风速度变化基本工况，由表看出随着送风温度增加，柜内平均温度几乎不变，但整体呈下降趋势，所以由式3-导得，热负荷几乎随送风速度增加成线性关系。
论文作者:张东方
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/31
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