仿真技术提升真空冷冻干燥机设计效率与性能

"本文探讨了仿真技术在真空冷冻干燥机设计中的应用，通过CAD建模、CAE技术的静力学分析和模态分析，以及FLUENT软件的流体动力学模拟，对冷冻干燥箱和搁板进行了深入研究，旨在优化设备性能和提高设计效率。" 在现代工业设计中，仿真技术扮演着至关重要的角色，尤其是在复杂系统如真空冷冻干燥机的设计过程中。本文由陈玮、芦宏斌和程鹏共同撰写，他们来自军事医学科学院实验仪器厂，位于北京。研究的主要目的是利用仿真技术改进真空冷冻干燥机的设计，提高产品的性能和开发效率。 首先，研究人员运用CAD（计算机辅助设计）技术对冷冻干燥机的关键部件——冷冻干燥箱和搁板进行三维建模。这一步骤是整个设计的基础，为后续的分析提供了精确的几何模型。 接下来，他们利用CAE（计算机辅助工程）技术对冷冻干燥箱进行了静力学分析。通过分析箱体在受力状态下的变形和应力分布，可以优化箱体的形状和尺寸，以确保其在实际工作中的稳定性和耐久性。 此外，对冷冻干燥箱进行模态分析，可以获取其固有频率，这对于预测设备在工作时的振动特性至关重要，避免因共振问题导致的性能下降或结构损坏。 接着，研究团队应用了FLUENT软件，这是一种强大的流体动力学模拟工具。通过SIMPLE算法和标准K-ε湍流模型，他们分析了箱体内气流的流动特性及出口速度分布，这些数据对于合理布置进气口位置，优化气流路径，从而提高干燥效率有着直接影响。 对于搁板部分，研究者进行了流-固耦合分析，这种分析考虑了流体与固体之间的相互作用，揭示了搁板上的温度场和流场分布，为改进搁板结构以实现更均匀的温度控制提供了关键信息。 最后，研究结果表明，通过建立和计算冷冻干燥箱的气流模型和搁板温度流场模型，得到了流场云图和载荷数据等仿真结果，这些结果不仅为实际工程应用提供了指导，也显著提高了产品开发的成本效益比。 仿真技术在真空冷冻干燥机设计中的应用表明，它可以有效地增强设计过程中的预测能力，优化设备性能，减少物理原型的制造和测试次数，从而提高设计效率。这项研究强调了仿真技术在现代工程设计中的重要性，并为冻干技术领域提供了有价值的参考。