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船舶力学 2021年第12期25卷 1635-1647页

作者：周广礼杜度高霄鹏欧勇鹏 92578部队北京100161 海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

在潜艇设计初步阶段,高效可靠地评估其操纵性能具有重要意义。本文以DRDC-STR潜艇模型为研究对象,基于RANS方程及整体动网格技术,构建了潜艇六自由度空间操纵运动cfd直接预报方法,该方法中螺旋桨及舵水动力通过Star CCM+中的自编程序接... 详细信息

在潜艇设计初步阶段,高效可靠地评估其操纵性能具有重要意义。本文以DRDC-STR潜艇模型为研究对象,基于RANS方程及整体动网格技术,构建了潜艇六自由度空间操纵运动cfd直接预报方法,该方法中螺旋桨及舵水动力通过Star CCM+中的自编程序接口,以数值计算时间步长为更新间隔,实时作用于艇体上,极大地提高了计算效率。为验证文中方法的可行性,以加拿大国防发展与研究中心提供的潜艇操纵数值仿真模型作为参照,分别应用两种方法开展了空间螺旋及垂直面Z形的计算,仿真模型中的大部分水动力系数来源于该机构数十年的风洞与水池试验。对比结果表明,基于两种方法获得的潜艇运动时历曲线吻合较好,验证了文中方法的可行性。此外,通过cfd数值方法还可获得潜艇运动过程中的粘性流场细节信息,可为潜艇设计提供有力的支撑。

关键词：潜艇直接cfd模拟基于参数仿真空间螺旋运动垂直面Z形运动

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衬垫与箱壁间空隙对苹果预冷效果的影响

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中国科学院大学学报（中英文） 2021年第2期38卷 198-206页

作者：宫亚芳曹玉会中国科学院大学工程科学学院北京100049

为确保果蔬品质、延长储存期和货架期,采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的关键环节。装有内部衬垫和产品的包装箱内部结构复杂,导致严重的冷却异质性。着眼于内部衬垫设计对苹果预冷效果的影响,尝试给出衬垫与箱壁间空隙的最佳宽度... 详细信息

为确保果蔬品质、延长储存期和货架期,采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的关键环节。装有内部衬垫和产品的包装箱内部结构复杂,导致严重的冷却异质性。着眼于内部衬垫设计对苹果预冷效果的影响,尝试给出衬垫与箱壁间空隙的最佳宽度。以目前市场上广泛使用的瓦楞双层苹果包装箱为研究对象,建立三维模型,采用直接计算流体力学方法研究苹果的预冷过程。研究结果表明:增大空隙宽度是缩短预冷时间,提高预冷均匀性的有效方法;但是,空隙宽度不能无限增大;综合考虑空隙宽度增量对预冷时间和预冷均匀性的影响,衬垫与箱壁间空隙宽度的最佳增量为7.5 mm;此时能获得较短的预冷时间和较好的预冷均匀性。

关键词：差压预冷直接cfd模拟衬垫设计预冷时间预冷均匀性

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苹果差压预冷过程模拟及包装箱优化

苹果差压预冷过程模拟及包装箱优化

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作者：宫亚芳中国科学院大学(中国科学院大学工程科学学院）

学位级别：硕士

为确保冷链物流各环节果蔬品质,延长储存期和货架期,新鲜果蔬采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的第一环节,也是提升冷链物流全链条经济效益的关键。差压预冷过程的冷却性能和冷却速率与通风包装箱设计密切相关,装有内部衬垫和果蔬的... 详细信息

为确保冷链物流各环节果蔬品质,延长储存期和货架期,新鲜果蔬采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的第一环节,也是提升冷链物流全链条经济效益的关键。差压预冷过程的冷却性能和冷却速率与通风包装箱设计密切相关,装有内部衬垫和果蔬的包装箱内部结构复杂,是导致冷却异质性的直接原因。本文以苹果差压预冷为例,构建包含包装箱体、内部衬垫和苹果的真实三维物理模型,利用计算流体力学(cfd)方法对苹果预冷过程中冷空气的流动及其与苹果的传热过程进行了全面、详细的分析和研究。本文着眼于内部衬垫设计对苹果预冷过程的影响,并通过对单箱级和堆栈级苹果预冷过程的研究,分析了优化内部衬垫在气流分布、预冷效果和预冷能耗三方面的优越性和可行性,为优化预冷过程中包装箱设计提供新思路。本论文的主要研究内容和创新点集中在以下三个方面。(1)三维cfd数值模型的构建及能量源项对苹果预冷效果的影响。以市场上广泛使用的双层瓦楞苹果包装箱为研究对象,在考虑箱体、内部衬垫厚度及内部导热的前提下,建立了真实的三维物理模型。利用UDF(User-Defined Function,用户自定义函数)将苹果预冷过程中涉及到的呼吸热、蒸发热及冷凝热3种传热模型添加到数值模拟过程中,分别研究了呼吸热及蒸发热对包装箱内苹果预冷效果的影响,为更加深入、细致地分析预冷过程中包装箱内的传热特性提供理论基础。(2)内部衬垫设计对单箱级苹果预冷效果的影响。以市场上广泛使用的双层瓦楞苹果包装箱为研究对象,首先,研究了衬垫与箱壁间空隙宽度对包装箱内气流分布、苹果预冷效果及预冷能耗的影响。结果表明:增大衬垫与箱壁间空隙宽度是改善包装箱内气流分布,提高苹果预冷效果,降低预冷过程能耗的有效途径。综合考虑空隙宽度对气流分布、预冷效果和能耗的影响,给出了空隙宽度增量的最佳值。其次,研究了在衬垫上增设通风孔对包装箱内气流分布、苹果预冷效果及预冷过程能耗的影响。结果表明:合适的通风孔位置可以改善包装箱内气流分布,提高预冷效果,降低预冷能耗;不合适的通风孔位置反而会对苹果的预冷效果造成负面影响。最后,综合考虑衬垫与箱壁间空隙宽度和在衬垫上增设通风孔两方面的影响,给出了内部衬垫的优化设计方案。此方案能够显著改善包装箱内气流分布,提高预冷效果,降低预冷过程能耗。(3)堆栈级苹果包装箱预冷过程的数值模拟研究。构建托盘化苹果包装箱的三维物理模型。对比分析了现有双层瓦楞苹果包装箱和优化后的包装箱在差压预冷过程中,托盘化处理时的气流分布、苹果预冷效果和预冷过程中的能耗,验证了优化后的包装箱在托盘化处理时的有效性。

关键词：差压预冷直接cfd模拟衬垫设计预冷效果能耗

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