文 献 综 述
1.研究背景及意义
食品从生产、运输、销售直到消费者购买后在自己家中储存，都必须采用各种各样的冷冻冷藏设备来形成完整的冷链来保证食物的新鲜。具有冷冻冷藏双重功能的家用冰箱是其中十分重要的环节之一，成为现代家庭必备的家用电器之一。
冰箱其实就是一个可自由开关的封闭冷藏箱，近年来对于冷藏箱内的温度、湿度和压力等各种参数的研究层出不穷。其中，比较具有代表性的就是冰箱内温度场的研究，科学家们做了许多的数值模拟来优化冰箱内部结构。
2.研究现状
C.F.Afonso[1]使用商用家用冰箱来进行测试，方法是利用热电偶采集数据。在此期间，冰箱是空的，并在测试开始时与电网断开连接，门是开着的，以便开始时内外温度相等。在测试过程中，冰箱门的架子是开着的，以避免冰箱内部的密闭空间。当门关闭，压缩机连接到电网，开始运行时，测试开始，可以检测到两个不同的测试部分。第一个是一个过渡阶段，压缩机运行不断，直到内部恒温器检测到最低温度和压缩机关闭。第二个阶段由稳定状态下，压缩机的开启和关闭来保持室内平均空气温度最大和最小之间建立的空气温度恒温器。同时对压缩机的能耗进行测量。对比了稳态和瞬态下压缩机的工作状态和冰箱内部空气温度变化。这篇文章重点介绍了神经网络模拟这一方法，因为它能处理很多复杂的非线性问题，在这里被作者使用，利用一个三层拓扑结构实现输入输出参数。所谓的人工神经网络模拟，简单的来说，就是一个算法能够先记录数据并学习，然后处理，转换和预测数据以及数据接下来可能出现的波动，从而更好地实现仿真，得到更准确的实验结果。
Hermes和Melo两人[2，3]在家用冰箱的研究领域中，做出了卓越的贡献，他们重点通过瞬态和稳态两种情况的变化来评估家用冰箱的各种性能，其中，他们利用第一性原理模拟模型进行了大量的研究。[2][3]中，都利用了该模型对440升顶置式无霜冻制冷机进行了模拟，对制冷机各部件：换热器（冷凝器和蒸发器）、非绝热毛细管、往复式压缩机和制冷室进行了创新建模。数值预测与实验数据进行比较，结果表明，在包括启动和循环机制在内的整个操作条件范围内，该模型的一致性达到了合理水平显示：风门在最大冷却位置时，制冷机启动过程中空气温度变化，在2.5h-3h时，阻尼器动作，冰箱温度稳定，在阻尼器处于最大冷却位置时，压缩机的功率先增大后减小少许在同样的时间趋于稳定。还分别根据有无故障情况下各个部件的工作状态进行了能源性能的测定，即在冷凝器污垢，蒸发器堵塞，绝缘老化和压缩机磨损等故障条件下的制冷机性能，通过无故障的实验数据进行了验证，显示了启动和循环机制的合理一致性水平。
冰箱箱体内温度场和流场分布对食品的保存质量有很大的影响。为了得到箱体内温度场和流场的实际分布及其影响因素,傅烈虎等人[4]搭建了电冰箱箱体测试实验台。用Agilent34970A数据采集/开关单元等组成的温度测试平台对冰箱箱体各内壁面和六个空间特定点的温度值进行监测。建立了三维稳态数值计算模型，运用FLUENT软件对箱体内的流动和换热进行了数值模拟。通过将六个空间特定点的模拟结果与实验结果进行对比，两者吻合较好,从而验证了计算模型的准确性。综上所述，长期以来对家用电冰箱内温度场流场的计算虽然有过一些探讨，但是主要集中在二维模型的基础上，这对于冰箱的结构形式并不是很合理。此文借助于高性能计算机对家用电冰箱建立三维计算模型进行初步的探讨。
在此基础上，有人发现冷藏室内搁物架的结构形式及其放置位置对冷藏室内温度场和流场的分布有较大的影响。以FLUENT前处理软件GAMBIT为建模工具，对冰箱冷藏室建立了三维计算模型,划分网格后，用计算流体力学软件FLUENT对网状和平板状搁物架的冰箱冷藏室内的温度场和流场分别进行了仿真，对比仿真结果发现:采用平板式搁物架，并使其与蒸发器所在后壁面之间保持2-3cm间距的结构形式，既能减小各层内部的温度差又能增强换热,是一种比较合理的结构。吴小华等人[5]以整个冰箱冷藏室(包括室内空气和箱体及其它附件)为研究对象，以箱体的外壁面为边界条件，将冷藏室内空气的自然对流换热和保温层内部的导热统一起来，同时求解。因为环境温度已知,环境空气与冷藏室外壁面之间的第三类边界条件较易获得。
吕传超等人[6]也采用CFD数值模拟计算的方法，对现有冰箱冷藏室的温度场和速度场进行了计算，并借助实验验证了所采用的数值计算模型的适用性。在此基础上提出了不同壁面温度分布的其他3种方案。当采用冷藏室整个后壁温度分布从上到下逐渐变大的方案时，与现有的市场上采用的主流方案相比，较大的改善了冷藏箱内温度场的均匀性，为冰箱冷藏室蒸发器的设计提供了参考。此文通过实验的方法验证了数值计算模型的正确性的基础上，对不同壁面温度分布的温度场和速度场进行了计算，提出了一个优化方案。
