本研究旨在通过设计通风箱内部结构，在能耗恒定的前提下，解决因气流分布不合理而导致通风箱气流混乱和性能不佳的问题。建立了一种考虑通风箱性能的高效、经济的优化方法，该方法易于用于延长生鲜食品的储存时间。本研究的目的是设计和优化一种高性能通风箱，其中包含带有锯齿形孔的管道阵列。
在通风箱的左右两侧平行设置了两个相同大小的进气口，在通风箱的上侧设置了一个出口。参考模型有 10 个管道。两个中间管道分别有10个孔，这些孔在管道上交错排列。
从中间到外管的孔数一次增加两个。考虑到管道阵列，使用三维软件建立通风箱模型的三维下半部分和上半部分，并将其保存为XT文件。运行仿真软件并将网格组件从组件系统拖动到项目原理图窗口。
将其命名为底部。右键单击几何图形，然后单击浏览以导入底部的 XT 文件。右键单击几何图形，然后单击新建设计建模器几何图形以进入网格设计建模器窗口。
单击“生成”以显示底部模型。右键单击上表面，然后单击命名选区以将其重命名为“通风框上部”。选择选择过滤器实体。
右键单击底部模型以选择命名选择并重命名其底部。选择选择过滤器面，然后将选择模式切换到框选择。选择所有内曲面，然后单击鼠标右键以选择命名的选区，并将其重命名为外部内曲面，稍后定义为网格接口。
返回到初始窗口。双击底部的网格。进入网格划分窗口。
将物理首选项从机械更改为 CFD。单击更新以生成网格模型。返回到初始窗口。
将网格组件从组件系统拖动到项目原理图窗口。将其命名为顶部。右键单击几何图形，然后单击浏览以导入顶部 XT 文件。
右键单击几何图形，然后单击新建设计建模器几何图形以进入网格设计建模器窗口。单击“生成”以显示顶部模型。右键单击下表面，然后单击命名选区以将其重命名为下方的通风框。
选择选择过滤器实体。右键单击顶部模型以选择命名选择并将其重命名为顶部。选择选择过滤器面。
右键单击上曲面，然后单击命名选区以将其重命名为出口。返回到初始窗口。双击顶部的网格。
进入网格划分窗口。将物理首选项从机械更改为 CFD。右键单击网格以在插入中选择尺寸。
选择选择过滤器实体。选择图元大小的顶部模型和前 18 个模型。单击更新。
返回到初始窗口。将网格组件从组件系统拖动到项目原理图窗口。将其命名为管道。
通过单击几何图形导入管道 XT 文件。进入网格设计建模器窗口。通过单击生成再次显示管道模型。
选取管道的两个端面，并将它们标记为入口 1 和入口 2。按主体选择的管道标记为管道。通过框选择的所有内表面都标记为内部内部表面，稍后定义为网格界面。
返回到初始窗口。双击管道的网格。进入网格划分窗口。
将物理首选项从机械更改为 CFD。可以通过单击更新来生成网格模型。返回到初始窗口。
将仿真组件拖动到项目原理图窗口中。将三个网格组件链接到仿真组件并更新以进入。验证网格模型的质量。
检查网格是否具有负体积。选择稳态因子、松弛因子、残差因子和时间尺度因子。选择默认值。
进入粘性模型设置界面，选择K-ε模型。设置空气材料。将细胞区域的类型更改为流体。
将通风箱上部、通风箱下部、外部内表面和内部内表面的类型从默认墙转换为界面。打开网格接口并进入创建/编辑网格接口窗口。将内表面外部与内部表面匹配。
将通风盒上部与通风盒下部匹配。最后，在通风箱中创建两个网状接口，并分别命名为接口一和接口二。在速度入口窗口中将所有入口的气流速度设置为 8.9525 米/秒。
在压力出口窗口中将出口的表压设置为零。在初始化之前，将解决方案初始化的样式设置为标准初始化。将迭代次数设置为 2000。
单击“计算”开始模拟并返回到初始窗口，直到模拟结束。单击结果。进入差价合约发布窗口。
单击工具箱中的流线型图标。选择出口从开始方向和向后方向。单击应用以生成通风箱的内部流程图。
单击位置中的飞机。在方法中选择ZX平面，输入值0.6。单击“应用”（APPLY） 生成距底面 0.6 米的平面。
单击工具箱中的轮廓图标。在位置中选择平面一。在变量中选择速度。
在范围内选择本地。单击应用以生成速度等值线。导出上面生成的平面的流速数据。
在Excel中获取流速的标准偏差。运行统计分析软件。单击数据，然后单击正交设计中的生成。
在因子名称中输入管道编号，在因子标签中输入 A。单击添加并定义值，为管道数设置四个级别。单击继续并返回到生成正交设计窗口。
在因子名称中输入孔号，在因子标签中输入 B。单击“添加”并定义值，为孔数设置四个级别。单击继续并返回到生成正交设计窗口。
在因子名称中输入累积数，在因子标签中输入 C。单击添加并定义值以设置四个增量级别。单击继续并创建新数据文件以生成 16 个数组样本。
单击变量视图以选择名义的度量和输入的角色。将其重命名为标准偏差乘以 100， 000。使用上面的采样点重复步骤 1.1 到 2.5。
将得到的 16 个标准差乘以 100， 000 填充到样本列表中，以供以后优化。单击分析，然后单击一般线性模型中的单变量。将标准偏差乘以 100， 000 填充到因变量中，并将管道编号、孔数、累积数填充到固定因子中。
单击模型和构建术语。将交互更改为主效果。将 A、B、C 填充到模型中。
单击继续并返回到单变量窗口。单击 EM 均值并将 A、B、C 填充到显示均值中。单击继续并返回到单变量窗口。
单击确定并获取优化结果。表中平均值列的最小值对应于最佳变量。双击表格。
进入数据透视表窗口。单击编辑，然后单击创建图形中的条形以生成直方图。如图四和图五所示，由于通风箱的内部结构，后期通风箱的流线甚至比前者更凌乱。
如图6和图7所示，作为灵敏度分析的模型之一的通风箱内的流速比较不均匀。为了更直观地了解通风箱内的流线分布，用这个公式计算标准差。表1显示了用于灵敏度分析的10组通风箱的流速标准偏差。
较大的标准差表示大多数流速与其平均流速之间的较大差异。由此可见，改变通风箱的内部结构可以改变其内部流动，使流线更加合理。在设计正交试验时，本文中有三个设计变量。
这三个变量中的每一个都有四个级别。如表所示，通过正交实验设计得到16组实验设计点。计算标准偏差。
最后，将范围分析法作为求解最优结构参数组合的优化方法。图 8 显示了有关管道数量的结构参数的优化结果。由此，我们可以看到，当管道数为 14 时，获得最小值。
图9显示了关于中间管道孔数的结构参数的优化结果。由此，我们可以看到，当中间管道中的孔数为 14 时，获得最小值。图 10 显示了结构参数的优化结果，该参数涉及从内管到外管的每个增量的数量。
由此，我们可以看到，当从内管道到外管道的每个增量的数量为 4 时，获得最小值。以上分析表明，最佳组合是14号管、14号孔、累积4号。为了确认准确性，分析了最佳情况。
图 4 和图 11 显示了参考模型与优化模型的流线型。图 6 和图 12 显示了参考模型内与优化模型的流速分布。表三显示了优化模型和参考模型之间的比较。
可以看出，优化模型计算的标准差低于参考模型的标准差。表四显示了孔的数量从四个增加到六个，标准偏差几乎没有变化。本文通过优化通风箱结构来改善其内部环境，并通过标准差测量其内部环境的质量。
标准差越小，通风箱内部气流越合理，表明本工作采用的优化方法是有效可行的。
