För kylda utställningsskåp för öppen-typ, separerar luftridån i första hand luften inuti och utanför skåpet, vilket spelar en avgörande roll för att förhindra inträngning av extern värme. Luftridåns prestanda påverkar också avsevärt temperatur- och hastighetsfördelningen inuti skåpet. Forskare fokuserar huvudsakligen på två aspekter: luftridåns flöde och värmeöverföringsmekanismer, och luftridåoptimering.
1. Luftridåns flödes- och värmeöverföringsmekanismer
Luftridåns flöde och värmeöverföringsmekanismer är inte bara relaterade till luftridåns utloppshastighet, temperatur och initial turbulensintensitet, utan påverkas också av rumslig flytkraft och externa miljöfaktorer, vilket gör de påverkande faktorerna ganska komplexa. Efter att luftridån strömmar ut ur munstycket är den uppdelad i två regioner: den initiala sektionen och huvudflödessektionen. I den förra förblir den centrala flödeshastigheten konstant, medan i den senare den centrala flödeshastigheten minskar. Eftersom den initiala sektionslängden och virvelviskositeten för båda regionerna är nära relaterade till den initiala turbulensintensiteten, måste dessa två olika regioner beaktas vid lösning av vertikala jetstrålar. Andra forskare har delat in luftridåflödet i tre olika regioner: utloppsregionen, utvecklingsregionen och returluftsregionen, med deras tätningsförmåga som minskar sekventiellt. De två första regionerna påverkas huvudsakligen av luftridåns utloppshastighet, medan den tredje regionen huvudsakligen påverkas av strukturen hos luftridåns returluftutlopp. I utloppsområdet är luftridåns flödeshastighet hög och riktad; utgångspunkten och flödesriktningen i utvecklingsregionen påverkas huvudsakligen av utloppsregionen; och flödesriktningen i returluftsområdet är avsevärt förvrängd under inverkan av returluftens sugeffekt. Computational fluid dynamics (CFD) är en effektiv teknik för att förbättra strukturen hos kylutrustning och optimera det interna flödesfältet, vilket möjliggör simulering av detaljerade temperatur- och flödesfält inom flödesområdet. Vissa forskare har simulerat luftflödesorganisationens hastighet och temperaturfördelning i kylförvaring med hjälp av CFD-teknik, vilket ger teoretiska referenser för optimering av fläktinställningar och placering av varor i kylförvaring. Zhao Xinxin et al. studerade inverkan av styrskenor i kylda lastbilsutrymmen på temperaturfördelningen inuti facket genom numerisk simulering, vilket gav teoretisk vägledning för att optimera prestandan hos enkla-förångare med flera-temperaturzoner.
Under de senaste åren har CFD-teknik använts i stor utsträckning i kylmontrar. Yu Kezhi et al. använde en två-vätskemodell för att numeriskt simulera luftridån i ett vertikalt vitrinskåp. Jämfört med turbulensmodellen K-ε är beräkningsresultaten för denna modell mer överensstämmande med de experimentella värdena.
2. Luftridåoptimering
De viktigaste parametrarna som påverkar prestanda hos kylskåp inkluderar bikakestruktur, luftridåhöjd, luftridåtjocklek och luftutloppshastighet. Eftersom hastighetsfördelningen, turbulensintensiteten och tjockleken på luftridån är nära relaterade till luftutloppets struktur, är strukturen på vitrinskåpets luftutlopp en viktig faktor som påverkar luftridåns prestanda. I praktiska tillämpningar används ofta en bikakestruktur i luftridåns utlopp för att minska överdriven turbulensintensitet. För att uppnå lämplig turbulensdämpning bör förhållandet mellan längden och öppningen i bikakestrukturen vara större än 10.
Luftridåns flödesmönster som bildas av den övre lufttillförseln av skåpet är relaterat till faktorer som lufttillförselhastighet, höjd och luftridåtjocklek. När luftridåns höjd är 300 mm bör vindhastigheten nå minst 0,6 m/s; när höjden är 800 mm behöver vindhastigheten nå 2 m/s för att bilda en stabil luftridå med bildförhållandet 1/5. En ökning av luftridåns tjocklek kan förbättra luftridåns förmåga att täta det öppna området, men överdriven luftridåtjocklek kommer att orsaka kylförluster och öka energiförbrukningen i kylskåpet. Därför styrs tjockleken på luftridåns utlopp vanligtvis mellan 50 och 80 mm. Vissa forskare har också använt partikelbildhastighet och infraröd avbildningsteknik för att utföra numeriska simuleringar och experimentella studier av luftridåns flödesegenskaper, och föreslagit några effektiva åtgärder för att optimera luftridån. Cao et al. använde en förbättrad två-vätskemodell och en kylförlustmodell med två-vätskor för att numeriskt simulera värmeöverföringen och flödet av luftridån och dess omgivande luft, vilket rationellt optimerar luftridån och förbättrar vitrinskåpets prestanda.
För närvarande fokuserar forskare huvudsakligen på studier av mekanismer och numeriska studier av luftridåns prestanda hos kylskåp. Emellertid har numerisk simulering fortfarande vissa begränsningar när det gäller att förstå luftridåns flödes- och värmeöverföringsmekanismer och optimeringsprocessen. Jetmodellen, laminärflödesmodellen, Reynolds spänningsmodell och två-vätskemodellen som utvecklats i litteraturen är endast tillämpliga på deras respektive specifika förhållanden. Särskilt två-dimensionella stabila-modeller används ofta i numeriska beräkningar, som inte kan studera mer komplexa situationer närmare den faktiska miljön. Därför behövs ytterligare förbättringar av forskningsmetoder och experimentella system i framtida forskning.
