超高压杀菌系统释压流场数值模拟：压力分布与增强杀菌效果

本文主要探讨的是连续超高压杀菌系统中的关键组件——释压装置内部流场的数值模拟与研究。作者吴雪、刘斌、刘美莲和王晶，来自北京工商大学机械工程学院，他们利用商用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）软件Fluent，对实验数据进行深入分析，以理解这种高压环境下流体行为的复杂性。 研究的核心内容集中在以下几个方面： 1. 微孔道入口区域：压力分布和速度变化的研究显示，当物料通过微孔道的入口时，压力会急剧下降，形成显著的压力梯度。这种压力骤降与速度的变化有着明显的对应关系，表明压力变化直接影响着流体的动态行为。 2. 微孔道内部：压力随距离逐渐释放，显示出流体从高压区向低压区的平稳传输。这一过程中的压力传递有助于控制超高压杀菌的效果，确保物料在高压状态下得到充分的杀菌处理。 3. 微孔道出口附近的流场特性：此处的速度变化主要受流道结构和固壁影响。复杂的固壁边界导致流动发生剧烈变化，增加了剪切和撞击等效应，这些机械力在一定程度上增强了杀菌的机械力作用，从而提高杀菌效率。 4. 流体机械力的作用：利用释压装置的高渗流阻力和高开孔率，释放压力时产生的压力梯度和速度变化被转化为液体的剪切、摩擦和空化等机械力，这些力量进一步增强了杀菌效果，优化了连续超高压杀菌的过程。 5. 技术背景与应用：超高压杀菌作为一种低温杀菌方法，因其对食品品质的保留优势而受到关注。传统的静态、批式处理方式存在包装形式受限、设备庞大等问题。通过连续杀菌和释压技术，这些问题得到了缓解，使得超高压杀菌技术在实际生产中的应用更加广泛。 该研究不仅提供了对连续超高压杀菌系统内部流场的深入理解，也为改进设备设计和优化杀菌工艺提供了科学依据。通过数值模拟，作者揭示了流体动力学在超高压杀菌过程中的关键作用，为提升食品工业的生产效率和产品质量提供了新的研究视角。