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《江南大学》 2011年
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基于ANSYS的保温包装温度场数值模拟

郭晓娟  
【摘要】:保温包装是指能够确保温度敏感性产品在贮藏、运输、销售直到消费手中各个环节中始终处于合理的温度范围内,保护产品免受外界热力破坏,保证产品品质的一种特殊包装形式。温度敏感性产品是指自身物理、化学特性容易随外界环境温度变化发生变化的产品。 本文运用有限元分析软件ANSYS对保温包装建立计算机模型并进行数值分析,计算机仿真结果与实验数据能够较好拟合。讨论了保温材料的种类、产品和包装容器几何尺寸、外界环境温度等因素对保温包装隔热保温时间的影响。然后针对采用不同方法将三维实体模型转化成的球壳模型,运用ANSYS分别进行分析得到其保温时间,并对模型之间产生的误差进行对比,得知当三维实体与球壳模型的内、外体积分别相等时球壳模型的热传递过程与实体模型最为接近。进一步探讨球壳模型的适用范围,得到只有当三维实体模型最大、最小边长比值不大于2时,才能采用球壳模型近似代替实体保温箱进行热分析。 通过对球壳模型优化设计,得到相应的内、外半径等参数,可以倒推得到三维实体保温箱的长、宽、高等几何尺寸。与其他模型不同的是,已发表文献中的模型只能对既定的阻热包装结构进行传热分析,而采用球壳模型可以对阻热保温包装进行优化设计,达到使包装成本最小化的目标。 本文的创新点在于:利用ANSYS的热分析模块,将相变过程以计算机实现,得到了一种可以反映保温箱热传递过程的计算机模型,为阻热包装的计算机探讨和设计做了有益尝试。同时也找到了球壳模型与三维实体模型之间的最佳转化方法,并且对球壳模型的适用范围做了界定,使模型的使用有章可循,为保温包装的快速设计提供基础。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB485

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