Name: Progettazione e strategie di ottimizzazione di una scatola ventilata ad alte prestazioni (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 23 s
Description: Scopri come progettare e ottimizzare una scatola ventilata ad alte prestazioni per migliorare la conservazione degli alimenti freschi. Questo metodo ingegneristico estende la durata di stoccaggio mantenendo l'efficienza energetica.

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Questa ricerca è supportata dal Wenzhou Science and Technology Bureau of China (Wenzhou major scientific and technological innovation project under Grant No. ZG2020029). La ricerca è finanziata dalla Wenzhou Association for Science and Technology con Grant No. KJFW09. Questa ricerca è stata supportata dal Wenzhou Municipal Key Science and Research Program (ZN2022001).

1. Elaborazione pre-simulazione
NOTA: considerando le matrici di tubi, la metà inferiore tridimensionale e la metà superiore dei modelli di scatola ventilata vengono stabilite utilizzando software tridimensionale e salvandole come file X_T, le dimensioni complessive sono mostrate nella Figura 1. Le configurazioni sono mostrate nella tabella dei materiali.
<ol><li>Eseguire il software di simulazione e trascinare il componente Mesh dalla finestra "Sistemi componenti" alla finestra "Schema progetto". Chiamalo "il fondo". Fate clic con il pulsante destro del mouse su Geometria (Geometry ) e scegliete Sfoglia (Browse) per importare il file X_T inferiore.</li>
	<li>Fate clic con il pulsante destro del mouse su Geometria, selezionate Nuova geometria DesignModeler ( New DesignModeler Geometry ) per accedere alla finestra "Mesh-Designmodeler", quindi fate clic su Genera (Generate ) per visualizzare il modello inferiore.</li>
	<li>Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie superiore e scegliete Selezione denominata (Named Selection ) per rinominarla "box_upper ventilato". Selezionare Filtro selezione: corpi. Fate clic con il pulsante destro del mouse sul modello inferiore per selezionare la selezione denominata e rinominarla come "inferiore".</li>
	<li>Selezionare Filtro di selezione: Facce e passare a "Seleziona modalità" su Box Select. Selezionate tutte le superfici interne, fate clic con il pulsante destro del mouse per selezionare la selezione denominata e rinominatela come "surfaces_external interno", definite come interfacce mech in seguito. Tornare alla finestra iniziale.</li>
	<li>Fate doppio clic sulla trama inferiore. Entra nella finestra "Meshing". Modifica le "Preferenze fisiche" da Meccaniche a CFD. Fate clic su Aggiorna (Update) per generare il modello di mesh. Tornare alla finestra iniziale.</li>
	<li>Trascinare il componente Meshda "Sistemi componenti" alla finestra "Schema progetto". Chiamalo "top". Fare clic con il pulsante destro del mouse su Geometria (Geometry ) e scegliere Sfoglia ( Sfoglia ) per importare il file X_T superiore.</li>
	<li>Fate clic con il pulsante destro del mouse su Geometria (Geometry ) e scegliete Nuova geometria DesignModeler ( New DesignModeler Geometry ) per accedere alla finestra "Mesh-Designmodeler". Fare clic su Genera per visualizzare il modello principale.</li>
	<li>Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie inferiore e scegliete Selezione denominata (Named Selection ) per rinominarla come "box_lower ventilato". Selezionare Filtro selezione: corpi. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello superiore per selezionare la selezione denominata e rinominarla come "top".</li>
	<li>Selezionare Filtro selezione: Facce. Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie superiore e scegliete Selezione denominata (Named Selection ) per rinominarla come presa. Tornare alla finestra iniziale.</li>
	<li>Fate doppio clic sulla trama superiore. Entra nella finestra "Meshing". Modifica le "Preferenze fisiche" da Meccaniche a CFD. Fare clic con il pulsante destro del mouse su Mesh per selezionare il dimensionamento in "Inserisci". Selezionare Filtro selezione: corpi. Seleziona il modello di punta e digita 18 in "Dimensioni elemento". Fare clic su Aggiorna. Tornare alla finestra iniziale.</li>
	<li>Trascinare il componente Mesh da "Sistemi componenti" alla finestra "Schema progetto". Denominatela come pipe. Importate il file di X_T pipe facendo clic su Geometria (Geometry).</li>
	<li>Entra nella finestra "Mesh-Designmodeler". Fate clic su Genera (Generate) per visualizzare nuovamente le visualizzazioni del modello di tubazione.</li>
	<li>Selezionate le due facce terminali del tubo ed etichettatele come "inlet1" e "inlet2" e la selezione e l'etichettatura del tubo per corpo come tubo.</li>
	<li>Tutte le superfici interne mediante selezione della casella sono etichettate come "surfaces_internal interne", definite come interfacce mesh in seguito. Tornare alla finestra iniziale.</li>
	<li>Fate doppio clic sulla trama del tubo. Entra nella finestra "Meshing". Modifica le "Preferenze fisiche" da Meccaniche a CFD. Il modello mesh può essere generato facendo clic su "Aggiorna". Tornare alla finestra iniziale. NOTA: la Figura 2A mostra la griglia della metà inferiore della scatola ventilata, la Figura 2B mostra la griglia della metà superiore della scatola ventilata e la Figura 2C mostra la griglia del tubo. Come mostrato nella Figura 3, con il numero di griglie che aumenta da 4.137.724 a 5.490.081, le variazioni della deviazione standard sono inferiori a 0,0008. Considerando la capacità di calcolo e l'accuratezza, la seguente analisi si basa su un modello di griglia con 4.448.536 griglie.</li>
</ol>2. Analisi di simulazione
NOTA: le seguenti operazioni sono descritte in base alla sequenza generale dell'analisi di simulazione dall'installazione alla soluzione al risultato.
<ol><li>Trascinare il componente Simulazione nella finestra "Schema progetto". Collegare tre componenti Mesh al componente di simulazione e aggiornarli per entrare.</li>
	<li>Apparecchio NOTA: la "Configurazione" è costituita da cinque passaggi: Generale, Modelli, Materiali, Condizioni zona cella e Condizioni al contorno.<ol><li>Generale: verificare la validità del modello di mesh. Controlla se la mesh ha un volume negativo. Seleziona Fisso. Per i fattori di rilassamento, residui e scala temporale, selezionare i valori predefiniti. Se si verifica un problema con le impostazioni della griglia divisa o del modello, verrà visualizzato un messaggio di errore.</li>
		<li>Modelli: accedere all'interfaccia di impostazione di "Modello viscoso" per selezionare il modello K-epsilon.</li>
		<li>Materiali: impostare il materiale "aria".</li>
		<li>Condizioni della zona cellulare: modificare il tipo di zona della cella in Fluido.</li>
	</ol></li>
	<li>Condizioni al contorno<ol><li>Converti il tipo di box_upper ventilato, box_lower ventilato, surfaces_external interno e surfaces_internal interno dal valore predefinito "Wall" a "Interface". NOTA: Il software di simulazione genera immediatamente le "Interfacce Mesh" dopo aver terminato il passaggio precedente.</li>
		<li>Apri Interfacce Mesh ed entra nella finestra "Crea/Modifica interfacce Mesh". Abbina surfaces_external interiore a surfaces_internal interiore. Match sfiatato box_upper a box_lower sfiatato. Infine, le due interfacce mesh vengono create nella casella ventilata e denominate rispettivamente interface1 e interface2.</li>
		<li>Impostare la velocità del flusso d'aria di tutti gli ingressi come 8,9525 m/s nella finestra "Velocità ingresso" e la pressione manometrica dell'uscita come zero nella finestra "Pressione uscita".</li>
	</ol></li>
	<li>Soluzione<ol><li>Impostare lo stile di inizializzazione della soluzione come Inizializzazione standard prima dell'inizializzazione.</li>
		<li>Impostare il numero di iterazioni su 2.000.</li>
		<li>Fare clic su Calcola per avviare la simulazione e tornare alla finestra iniziale fino al termine della simulazione.</li>
	</ol></li>
	<li>Risultati<ol><li>Fai clic su Risultati. Entra nella finestra "CFD Post" e fai clic sull'icona semplificata di nella casella degli strumenti.</li>
		<li>Selezionare la presa in "Inizia da" e indietro in "Direzione". Fare clic su Applica per generare il diagramma di flusso interno della scatola ventilata.</li>
		<li>Fare clic su Piano in "Posizione", selezionare ZX Plane in "Metodo" e selezionare il valore di input come 0.6. Fate clic su Applica (Apply ) per generare il piano a 0,6 m dalla superficie inferiore.</li>
		<li>Fare clic sull'icona Contour nella casella degli strumenti, selezionare Piano 1 in "Posizioni", selezionare Velocità in "Variabile" e selezionare Locale in "Intervallo". Fate clic su Applica (Apply ) per generare il contorno di velocità.</li>
		<li>Esportare i dati di portata per il piano generato sopra. Acquisire la deviazione standard della portata nel software di fogli di calcolo (ad esempio, Excel). NOTA: È stata effettuata un'analisi di sensibilità di tre variabili strutturali della scatola ventilata. Il numero di tubi ha quattro livelli: otto, 10, 12 e 14. Il numero di fori nei tubi centrali ha quattro livelli: otto, 10, 12 e 14. Il numero di ogni incremento dall'interno al tubo esterno ha quattro livelli: zero, due, quattro e sei. Modificare il modello di base in base alle modifiche apportate a questi parametri strutturali. Ripetere i passaggi da 1.1 a 2.5 10 volte per ottenere i dati nella tabella 1. Dalla tabella si evince che i tre parametri strutturali hanno determinati effetti sulla deviazione standard della portata.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Progettazione di esperimenti ortogonali e analisi della gamma
<ol><li>Eseguire il software di analisi statistica. Fare clic su Dati e generare in "Progettazione ortogonale".</li>
	<li>Inserisci pipe_number in "Nome fattore" e A in "Etichetta fattore". Fate clic su Aggiungi e definisci valori (Add and Define Values) per impostare quattro livelli per il numero di tubazioni. Fare clic su Continua e tornare alla finestra "Genera progetto ortogonale".</li>
	<li>Inserisci whole_number in "Nome fattore" e B in "Etichetta fattore". Fate clic su Aggiungi e definisci valori (Add and Define Values) per impostare quattro livelli per il numero di fori. Fare clic su Continua e tornare alla finestra "Genera progetto ortogonale".</li>
	<li>Inserisci cumulative_number in "Nome fattore" e C in "Etichetta fattore". Fare clic su Aggiungi e definisci valori per impostare quattro livelli per il numero di incrementi. Fare clic su Continua e tornare alla finestra "Genera progetto ortogonale".</li>
	<li>Fare clic su Crea nuovo file di dati per generare 16 campioni di matrici. Fare clic su Vista variabile per selezionare Nominale in "Misura" e Inserisci in "Ruolo". Rinominalo come "standard_deviation×100000".</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 1.1 a 2.5 con i punti campione sopra; Le 16 deviazioni standard risultanti moltiplicate per 100.000 vengono inserite nell'elenco dei campioni per un'ottimizzazione successiva.</li>
	<li>Fare clic su Analizza e univariata in "Modello lineare generale". Compilare standard_deviation×100000 in "Variabile dipendente" e pipe_number, hole_number cumulative_number in "Fattori fissi". Fare clic su Termini modello e costruzione. Modificare Interazione in Effetti principali. Riempi A, B, C in "Modello". Fare clic su Continua e tornare alla finestra "Univariato".</li>
	<li>Fare clic su EM Means e inserire A, B, C in "Visualizza mezzi per". Fai clic su Continua e torna alla finestra "Univariata".</li>
	<li>Fare clic su OK e ottenere il risultato dell'ottimizzazione; Il valore minimo della colonna "Media" nella tabella corrisponde alla variabile ottimale. Fare doppio clic sulla tabella, accedere alla finestra "Tabella pivot", fare clic su Modifica e fare clic su Barra in "Crea grafico" per generare l'istogramma.</li>
</ol>

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Grazie alle sue elevate prestazioni e alla sua struttura complessa, in questo studio abbiamo costruito una scatola ventilata basata su software di modellazione. Abbiamo analizzato il flusso interno mediante software di simulazione. Il software di simulazione è noto per le sue avanzate capacità di modellazione fisica, che includono modellazione della turbolenza, flussi monofase e multifase, combustione, modellazione della batteria, interazione fluido-struttura e molto altro. Il metodo di selezione del campione utilizzato ...

Le verdure e la frutta fresche occupano un'alta percentuale del consumo alimentare umano, non solo perché hanno buon gusto e una forma attraente, ma anche perché sono di grande beneficio per le persone per ottenere nutrizione e mantenere la salute1. Molti studi hanno dimostrato che frutta e verdura fresca svolgono un ruolo unico nella prevenzione di molte malattie 2,3. Nel processo di conservazione di frutta e verdura fresca, funghi, luce, temperatura e umidità relativa sono le ragioni importanti del loro deterioramento 4,5,6,7,8. Queste condizioni esterne influenzano la qualità degli ortofrutticoli freschi immagazzinati influenzando il metabolismo interno o le reazioni chimiche9.
Le tecnologie di trattamento comuni per frutta e verdura includono la conservazione non termica e termica. Tra questi, il pretrattamento termico ha un effetto positivo sul processo di essiccazione, ma può anche avere effetti negativi sulla qualità del prodotto, come la perdita di sostanze nutritive, il cambiamento di sapore e odore e il cambiamento di colore10,11. Pertanto, negli ultimi anni, la conservazione non termica dei prodotti ha ricevuto attenzione dal punto di vista della ricerca per soddisfare la domanda dei consumatori di prodotti freschi. Attualmente, ci sono principalmente processi di radiazione, campo elettrico pulsato, lavorazione dell'ozono, rivestimenti commestibili, anidride carbonica in fase densa e altre tecnologie di conservazione non termica per conservare frutta e verdura, ma queste tecnologie hanno spesso carenze, come il requisito di attrezzature di grandi dimensioni, il prezzo elevato e il costo di utilizzo12. Pertanto, la progettazione di una struttura semplice, a basso costo e un comodo controllo delle attrezzature di conservazione è molto significativa per l'industria alimentare.
Nell'ambiente di stoccaggio di frutta e verdura, un corretto sistema di circolazione dell'aria aiuta ad eliminare il calore generato dal prodotto stesso, ridurre il gradiente di temperatura e mantenere la temperatura e l'umidità nello spazio in cui si trova. Una corretta circolazione dell'aria previene anche la perdita di peso dovuta alla respirazione e alle infezioni fungine13,14,15. Numerosi studi sono stati condotti sul flusso d'aria all'interno di diverse strutture. Praeger et al.16,17 hanno misurato la velocità del vento in diverse posizioni sotto diverse potenze operative della ventola in un magazzino attraverso sensori e hanno scoperto che potrebbe esserci una differenza di sette volte nella velocità dell'aria a causa delle diverse altezze verticali e la velocità dell'aria in ogni posizione era positivamente correlata con la potenza operativa della ventola. Inoltre, uno studio ha esaminato l'effetto della disposizione del carico e il numero di ventilatori sul flusso d'aria, e si è concluso che aumentare la distanza di alcune posizioni delle ventole e scegliere razionalmente il numero di ventole è stato utile per migliorare l'effetto. Berry et al.18 hanno studiato l'effetto del flusso d'aria in diversi ambienti di conservazione della frutta sulla distribuzione degli stomi nelle scatole di imballaggio. Utilizzando un software di simulazione, Dehghannya et al.19,20 hanno studiato lo stato del flusso d'aria dell'aria pre-fredda forzata nel pacchetto con diverse aree di sfiato, quantità e posizioni di distribuzione sulla parete dell'imballaggio e hanno ottenuto l'influenza non lineare di ciascun parametro sullo stato del flusso d'aria. Delele et al.21 hanno applicato un modello fluidodinamico computazionale per studiare l'influenza di prodotti distribuiti casualmente in diverse forme di scatole di ventilazione sul flusso d'aria. Hanno scoperto che le dimensioni del prodotto, la porosità e il rapporto dei fori della scatola hanno avuto un impatto maggiore sul flusso d'aria, mentre il riempimento casuale ha avuto un impatto minore. Ilangovan et al.22 hanno studiato i modelli di flusso d'aria e il comportamento termico tra le tre strutture di imballaggio e hanno confrontato i risultati con i modelli strutturali di riferimento. I risultati hanno mostrato che la distribuzione del calore nella scatola non era uniforme a causa delle diverse posizioni e design dello sfiato. Gong et al.23 hanno ottimizzato la larghezza dello spazio tra il bordo del vassoio e la parete del contenitore.
Le tecniche utilizzate in questo documento includono metodi di simulazione e ottimizzazione. Il principio del primo è che le equazioni che governano sono state discretizzate, e risolte numericamente usando il metodo del volume finito21. Il metodo di ottimizzazione utilizzato in questo documento è indicato come ottimizzazione ortogonale24. Il test ortogonale è un tipico metodo di analisi multifattoriale e multilivello. La tabella ortogonale costruita con questo metodo contiene punti rappresentativi distribuiti uniformemente nello spazio di progettazione, che possono descrivere visivamente l'intero spazio di progettazione ed essere esaminati. Cioè, meno punti rappresentano il test fattoriale completo, risparmiando notevolmente tempo, manodopera, materiale e risorse finanziarie. Il test ortogonale è stato ampiamente utilizzato nella progettazione di esperimenti nei settori dei sistemi di alimentazione, della chimica, dell'ingegneria civile, ecc.25.
L'obiettivo di questo studio è progettare e ottimizzare una scatola ventilata ad alte prestazioni. Una scatola ventilata può essere definita come una scatola originale che include un dispositivo di controllo del gas che disperde uniformemente il gas nella scatola. L'uniformità della velocità si riferisce al modo in cui l'aria scorre uniformemente attraverso la scatola ventilata. Yun-De et al.26 hanno precedentemente dimostrato che la proprietà del materiale multiporoso ha un effetto importante sull'uniformità della velocità di una scatola di verdure fresche. In alcuni esperimenti, un plenum o una camera modulata è stata lasciata sia nella parte superiore che in quella inferiore della camera di prova per garantire una distribuzione omogenea dell'aria forzata o indotta27. La scatola ventilata progettata in questo documento contiene matrici di tubi con fori a zigzag. Il controllo della distribuzione del flusso d'aria nella scatola ventilata è la principale strategia di conservazione. Ci sono due prese d'aria di uguali dimensioni poste parallelamente ai lati sinistro e destro della scatola ventilata, e una presa è impostata sul lato superiore della scatola. Progettare la struttura interna di una scatola ventilata è la chiave di questo studio. In altre parole, il numero di tubi e fori è un parametro importante per modificare la struttura interna della scatola ventilata. Il modello di riferimento ha 10 tubi. I due tubi centrali hanno 10 fori ciascuno, che sono sfalsati attraverso i tubi. Il numero di fori dal tubo centrale al tubo esterno aumenta di due alla volta.
In altre parole, quando conserviamo verdure fresche, frutta e altri prodotti, il flusso d'aria continuo e stabile può ridurre la respirazione dei prodotti, ridurre l'etilene e altre sostanze nocive per la conservazione del prodotto e ridurre la temperatura prodotta dai prodotti stessi. A causa dei diversi parametri della scatola ventilata, non è facile ottenere lo stato del flusso d'aria richiesto, che influenzerà la proprietà di conservazione della scatola ventilata. Pertanto, il progetto prende l'uniformità della velocità del flusso d'aria interno della scatola ventilata come obiettivo di controllo. È stata condotta un'analisi di sensibilità per i parametri strutturali della scatola ventilata. I campioni sono stati selezionati mediante disegno sperimentale ortogonale. Abbiamo utilizzato l'analisi della gamma per ottimizzare la combinazione dei tre parametri strutturali. Nel frattempo, verifichiamo l'opportunità dei risultati dell'ottimizzazione.

<table><tbody><tr><td>Hardware</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NVIDIA GPU</td><td>NVIDIA</td><td>N/A</td><td>È necessaria una GPU NVIDIA poiché alcuni dei framework software seguenti non funzioneranno altrimenti. https://www.nvidia.com</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ansys-Workbench</td><td>ANSYS</td><td>N/A</td><td>Software per programmi di progettazione informatica con metodo agli elementi finiti multiuso.https://www.ansys.com</td></tr><tr><td>SOLIDWORKS</td><td>Dassault Systèmes</td><td>N/A</td><td>SolidWorks offre diverse soluzioni di progettazione, riduce gli errori nel processo di progettazione e migliora la qualità del prodotto www.solidworks.com</td></tr><tr><td>SPSS</td><td>IBM</td><td>N/A</td><td>Prodotti software per operazioni analitiche statistiche, data mining, analisi predittiva e software di supporto alle decisioni.https://www.ibm.com</td></tr></tbody></table>

progettazione e strategie di ottimizzazione di una scatola ventilata ad alte prestazioni

Design and Optimization Strategies of a High-Performance Vented Box

Questo studio mira a risolvere i problemi di caos del flusso d'aria e scarse prestazioni in una scatola ventilata causati dalla distribuzione eterogenea del flusso d'aria attraverso la progettazione della struttura interna della scatola ventilata con consumo energetico costante. L'obiettivo finale è quello di distribuire uniformemente il flusso d'aria all'interno della scatola ventilata. L'analisi di sensibilità è stata eseguita per tre parametri strutturali: il numero di tubi, il numero di fori nel tubo centrale e il numero di ciascun incremento dall'interno al tubo esterno. Un totale di 16 array casuali di tre parametri strutturali con quattro livelli sono stati determinati utilizzando il disegno sperimentale ortogonale. Il software commerciale è stato utilizzato per la costruzione di un modello 3D per i punti sperimentali selezionati, e questi dati sono stati utilizzati per ottenere le velocità del flusso d'aria, che sono state poi utilizzate per ottenere la deviazione standard di ciascun punto sperimentale. Secondo l'analisi della gamma, la combinazione dei tre parametri strutturali è stata ottimizzata. In altre parole, è stato stabilito un metodo di ottimizzazione efficiente ed economico considerando le prestazioni della scatola ventilata e potrebbe essere ampiamente utilizzato per prolungare il tempo di conservazione degli alimenti freschi.

Seguendo il protocollo, le prime tre parti sono state le più importanti, che includono modellazione, mesh e simulazione, il tutto al fine di ottenere la deviazione standard della portata. Quindi, abbiamo completato l'ottimizzazione della struttura della scatola ventilata attraverso esperimenti ortogonali e analisi della gamma. Il modello utilizzato nel protocollo è il modello di scatola con sfiato di riferimento, che è il modello iniziale ottenuto dal riferimento. Nella Figura 4 viene illust...

Qui, presentiamo il metodo di analisi della gamma per ottimizzare i punti di campionamento generati da un design sperimentale ortogonale per garantire che il cibo fresco possa essere conservato in una scatola ventilata per lungo tempo regolando il modello del flusso d'aria.

Progettazione e strategie di ottimizzazione di una scatola ventilata ad alte prestazioni

This study aims to solve the problems of air flow chaos and poor performance in a vented box caused by the heterogeneous distribution of airflow through ...

Questo studio mira a risolvere i problemi di caos del flusso d'aria e le scarse prestazioni nella scatola ventilata causate dalla distribuzione irragionevole del flusso d'aria attraverso la progettazione della struttura interna della scatola ventilata sulla premessa di un consumo energetico costante. È stato stabilito un metodo di ottimizzazione efficiente ed economico considerando le prestazioni della scatola ventilata e può essere facilmente utilizzato per prolungare il tempo di conservazione degli alimenti freschi. L'obiettivo di questo studio è quello di progettare e ottimizzare una scatola ventilata ad alte prestazioni contenente array di tubi con fori a zig-zag.Ci sono due prese d'aria di uguali dimensioni poste parallelamente ai lati sinistro e destro della scatola ventilata, e una presa è stata impostata sul lato superiore della scatola ventilata. Il modello di riferimento ha 10 tubi. I due tubi centrali hanno rispettivamente 10 fori, che sono sfalsati attraverso i tubi.Il numero di fori dal centro al tubo esterno viene aumentato di due alla volta. Considerando gli array di tubi, la metà inferiore tridimensionale e la metà superiore dei modelli di scatola ventilata vengono stabilite utilizzando software tridimensionale e salvandoli come file XT. Eseguire il software di simulazione e trascinare il componente mesh dai sistemi dei componenti alla finestra dello schema del progetto.Assegnalo come in basso. Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla geometria e scegliete Sfoglia per importare il file XT inferiore. Fate clic con il pulsante destro del mouse su geometria (geometry) e scegliete nuova geometria del modellatore di progettazione per accedere alla finestra del modellatore di progettazione mesh.Fate clic su Genera (Generate) per visualizzare il modello inferiore. Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie superiore e scegliete la selezione denominata per rinominarla come Upper scatola ventilata. Selezionare i corpi del filtro di selezione.Fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello inferiore per selezionare la selezione denominata e rinominarla con il fondo. Selezionare le facce del filtro di selezione e passare dalla modalità di selezione alla selezione della casella. Selezionate tutte le superfici interne e fate clic con il pulsante destro del mouse per selezionare la selezione denominata e rinominarla come superfici interne esterne, definite come interfacce mesh in un secondo momento.Tornare alla finestra iniziale. Fare doppio clic sulla trama inferiore. Entra nella finestra di meshing.Cambia la preferenza fisica da meccanica a CFD. Fate clic sull'aggiornamento per generare il modello di mesh. Tornare alla finestra iniziale.Trascinare il componente mesh dai sistemi di componenti alla finestra dello schema del progetto. Assegnalo come superiore. Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla geometria e scegliete Sfoglia per importare il file XT superiore.Fate clic con il pulsante destro del mouse su geometria (geometry) e scegliete nuova geometria del modellatore di progettazione per accedere alla finestra del modellatore di progettazione mesh. Fare clic su Genera per visualizzare il modello principale. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie inferiore e scegliere la selezione denominata per rinominarla come casella ventilata inferiore.Selezionare i corpi del filtro di selezione. Fare clic con il pulsante destro del mouse sul modello superiore per selezionare la selezione denominata e rinominarla come superiore. Selezionare le facce del filtro di selezione.Fate clic con il pulsante destro del mouse sulla superficie superiore e fate clic sulla selezione denominata per rinominarla come presa. Tornare alla finestra iniziale. Fare doppio clic sulla mesh superiore.Entra nella finestra di meshing. Cambia la preferenza fisica da meccanica a CFD. Fare clic con il pulsante destro del mouse sulla mesh per selezionare il ridimensionamento nell'inserto.Selezionare i corpi del filtro di selezione. Selezionare il modello superiore e i primi 18 in termini di dimensioni dell'elemento. Fai clic su Aggiorna.Tornare alla finestra iniziale. Trascinare il componente mesh dai sistemi di componenti alla finestra dello schema del progetto. Denominalo come pipe.Importate il file XT della tubazione facendo clic su geometria. Entra nella finestra del modellatore di mesh design. Il modello di tubazione viene nuovamente visualizzato facendo clic su Genera (generate).Selezionate le due facce terminali del tubo ed etichettatele come ingresso uno e ingresso due. La selezione del tubo per corpo è etichettata come tubo. Tutte le superfici interne selezionate dalla casella sono etichettate come superfici interne interne, definite come interfacce mesh in seguito.Tornare alla finestra iniziale. Fare doppio clic sulla mesh del tubo. Entra nella finestra di meshing.Cambia la preferenza fisica da meccanica a CFD. Il modello di mesh può essere generato facendo clic su Aggiorna. Tornare alla finestra iniziale.Trascinare il componente di simulazione nella finestra dello schema del progetto. Collegare tre componenti mesh al componente di simulazione e aggiornare per entrare. Verificate la qualità del modello di mesh.Controlla se la mesh ha un volume negativo. Selezionare costante, fattore di rilassamento, residuo e fattore di scala temporale. Selezionare i valori predefiniti.Accedere all'interfaccia di impostazione del modello viscoso per selezionare il modello K-epsilon. Impostare il materiale dell'aria. Modificare il tipo di zona cellulare in fluido.Convertite il tipo di scatola ventilata superiore, scatola ventilata inferiore, superfici interne esterne e superfici interne interne da parete predefinita a interfaccia. Aprire le interfacce mesh e accedere alla finestra crea/modifica interfacce mesh. Abbinare le superfici interne esterne alle superfici interne interne.Abbinare la scatola ventilata superiore alla scatola ventilata inferiore. Infine, le due interfacce mesh vengono create rispettivamente tra la scatola ventilata e denominate interfaccia uno e interfaccia due. Impostare la velocità del flusso d'aria di tutti gli ingressi come 8,9525 metri al secondo nella finestra di ingresso della velocità.Impostare la pressione manometrica dell'uscita su zero nella finestra di uscita della pressione. Impostare lo stile dell'inizializzazione della soluzione come inizializzazione standard prima dell'inizializzazione. Impostare il numero di iterazioni su 2000.Fare clic su Calcola per avviare la simulazione e tornare alla finestra iniziale fino al termine della simulazione. Fare clic sui risultati. Entra nella finestra del post CFD.Fare clic sull'icona di semplificazione nella casella degli strumenti. Selezionare la presa in partenza e indietro nella direzione. Fare clic su Applica per generare il diagramma di flusso interno della scatola ventilata.Fare clic sul piano nella posizione. Selezionare il piano ZX nel metodo e immettere il valore 0.6. Fate clic su Applica (Apply) per generare il piano a 0,6 metri dalla superficie inferiore.Fare clic sull'icona del contorno nella casella degli strumenti. Selezionare il piano uno nelle posizioni. Selezionare la velocità in variabile.Selezionare locale nell'intervallo. Fate clic su Applica (Apply) per generare il contorno di velocità. Esportare i dati di portata per il piano generato sopra.Acquisire la deviazione standard della portata in Excel. Eseguire il software di analisi statistica. Fare clic su dati e fare clic su Genera in progettazione ortogonale.Immettete il numero di pipe nel nome del fattore e l'etichetta A nel fattore. Fate clic su aggiungi e definisci valori per impostare quattro livelli per il numero di tubazioni. Fare clic su Continua e tornare alla finestra Genera progettazione ortogonale.Immettete il numero del foro nel nome del fattore e B nell'etichetta del fattore. Fate clic su Aggiungi e definisci valori per impostare quattro livelli per il numero di fori. Fare clic su Continua e tornare alla finestra Genera progettazione ortogonale.Immettere il numero cumulativo nel nome del fattore e C nell'etichetta del fattore. Fare clic su Aggiungi e definisci valori per impostare quattro livelli per il numero di incrementi. Fare clic su Continua e creare un nuovo file di dati per generare 16 campioni di matrici.Fare clic sulla vista variabile per selezionare la misura nominale e l'input nel ruolo. Rinominalo come deviazione standard per 100.000. Ripetere i passaggi da 1.1 a 2.5 con i punti di esempio precedenti.Le 16 deviazioni standard risultanti moltiplicate per 100.000 vengono compilate nell'elenco dei campioni per un'ottimizzazione successiva. Fare clic su Analizza e fare clic su Univariata nel modello lineare generale. Riempire i tempi di deviazione standard 100.000 in variabile dipendente e numero di tubo di riempimento, numero di fori, numero cumulativo, in fattori fissi.Fare clic su termini modello e compilazione. Cambia l'interazione in effetti principali. Riempite A, B, C nel modello.Fare clic su Continua e tornare alla finestra univariata. Fare clic su EM significa e riempire A, B, C in display significa per. Fare clic su Continua e tornare alla finestra univariata.Fare clic su OK e ottenere il risultato dell'ottimizzazione. Il valore minimo della colonna media nella tabella corrisponde alla variabile ottimale. Fare doppio clic sul tavolo.Entrare nella finestra della tabella pivot. Fare clic su modifica e fare clic sulla barra in crea grafico per generare l'istogramma. Come mostrato nella figura quattro e nella figura cinque, la linea di scorrimento della scatola ventilata successiva è ancora più disordinata di quella della prima, a causa della struttura interna della scatola ventilata.Come mostrato nella figura sei e nella figura sette, la portata all'interno della scatola ventilata, che è uno dei modelli utilizzati per l'analisi della sensibilità, è più irregolare. Per comprendere la distribuzione della linea di flusso all'interno della scatola ventilata in modo più intuitivo, la deviazione standard viene calcolata con questa formula. La tabella uno mostra la deviazione standard delle portate per i 10 gruppi della scatola ventilata utilizzata per l'analisi di sensibilità.Una grande deviazione standard rappresenta una grande differenza tra la maggior parte delle portate e la loro portata media. Pertanto, si può vedere che la modifica della struttura interna della scatola ventilata può cambiare il suo flusso interno e rende la linea più ragionevole. Quando si progetta l'esperimento ortogonale, ci sono tre variabili di progettazione in questo articolo.Ognuna di queste tre variabili ha quattro livelli. Come mostrato nella tabella, 16 gruppi di punti di progettazione sperimentale sono stati ottenuti mediante progettazione sperimentale ortogonale. Vengono calcolate le deviazioni standard.Alla fine, il metodo di analisi dell'intervallo viene utilizzato come metodo di ottimizzazione per trovare la combinazione ottimale dei parametri della struttura. La figura otto mostra il risultato dell'ottimizzazione per il parametro strutturale relativo al numero di tubi. Da questo, possiamo vedere che il valore minimo si ottiene quando il numero di tubi è 14.La Figura nove mostra il risultato dell'ottimizzazione per il parametro di struttura relativo al numero di fori nei tubi centrali. Da questo, possiamo vedere che il valore minimo si ottiene quando il numero di fori nei tubi centrali è 14. La Figura 10 mostra il risultato dell'ottimizzazione per il parametro strutturale relativo al numero di ciascun incremento dall'interno al tubo esterno.Da questo, possiamo vedere che il valore minimo si ottiene quando il numero di ogni incremento dall'interno al tubo esterno è quattro. L'analisi di cui sopra mostra che la combinazione ottimale è il tubo numero 14, il foro numero 14, il numero cumulativo quattro. Per confermare l'accuratezza, è stato analizzato il caso ottimale.Le figure quattro e 11 mostrano la razionalizzazione del modello di riferimento rispetto al modello ottimizzato. Le figure sei e 12 mostrano la distribuzione della velocità del flusso all'interno del modello di riferimento rispetto al modello ottimizzato. La terza tabella mostra il confronto tra il modello di ottimizzazione e il modello di riferimento.Si può vedere che la deviazione standard calcolata dal modello ottimizzato è inferiore rispetto alla deviazione standard del modello di riferimento. La tabella quattro mostra l'aumento del numero di fori da quattro a sei, con poche variazioni nella deviazione standard. In questo documento, l'ambiente interno della scatola ventilata viene migliorato ottimizzando la sua struttura e la qualità del suo ambiente interno viene misurata dalla deviazione standard.Minore è la deviazione standard, più ragionevole è il flusso d'aria all'interno della scatola ventilata, il che indica che il metodo di ottimizzazione adottato in questo lavoro è efficace e fattibile.

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