大容積快速溫變箱廣泛應用于航空航天、電子電器等領域的高低溫環(huán)境可靠性試驗，其溫度場均勻性是保障試驗數(shù)據(jù)精準度的核心指標。大箱體容積大、氣流流通路徑長，快速溫變工況下易出現(xiàn)氣流死角、溫度分層、局部溫差過大等問題，嚴重影響試驗一致性。為解決上述問題，本文基于CFD計算流體力學技術，對設備內(nèi)部溫度場與流場開展數(shù)值模擬分析并完成結構優(yōu)化。
依托設備實際結構建立三維仿真模型，簡化箱體邊角、緊固件等次要結構，采用k-ε湍流模型模擬箱內(nèi)空氣強制對流換熱，設定-70℃～+180℃常規(guī)溫變工況，匹配設備實際升溫、降溫速率邊界條件。仿真結果表明，傳統(tǒng)上送下回單側風道結構存在明顯缺陷，箱體中部與邊角氣流流速不均，高溫工況溫差2.3℃，低溫工況溫差2.7℃，邊角區(qū)域易形成渦流滯溫區(qū)。
針對仿真暴露的問題，制定多維度優(yōu)化方案：將單側送風改為雙側對稱送風、底部集中回風結構，優(yōu)化風道傾角與出風孔徑；調(diào)整內(nèi)部多孔板排布，打散紊亂氣流，消除氣流死角；匹配自適應PID控溫算法，動態(tài)調(diào)節(jié)冷熱功率輸出，改善溫變過程溫度滯后問題。
優(yōu)化后再次仿真驗證，箱內(nèi)氣流循環(huán)均勻流暢，無明顯渦流與滯溫區(qū)域。高溫工況溫差降至0.7℃，低溫工況降至0.8℃，溫度場均勻性大幅提升，滿足行業(yè)試驗標準。該仿真優(yōu)化方案成本低、效率高，可為大容積快速溫變箱結構設計與性能升級提供可靠技術參考。
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