中国报告大厅网讯，随着人们对汽车使用场景多样化的需求不断增加，车载冰箱作为一种便捷的冷藏设备，逐渐成为汽车出行的必备品。车载冰箱不仅能够为短途旅行、户外野餐等活动提供便利，还能在日常通勤和长途旅行中发挥重要作用。本文将探讨新型带冷却棒式车载冰箱的传热特性模拟研究，分析其冷却速率、温度均匀性和空气流动特性，为车载冰箱的设计和优化提供参考。

  一、车载冰箱的市场需求与技术现状

  《2025-2030年中国车载冰箱行业市场深度研究及发展前景投资可行性分析报告》指出，车载冰箱的市场需求日益增长，尤其是在夏季和长途旅行中，其冷藏和保鲜功能尤为重要。目前市场上的车载冰箱主要有两种类型：一种是半导体车载冰箱，虽然结构简单，但制冷效率较低，且散热效果不佳;另一种是蒸汽压缩式环周盘管式车载冰箱，虽然制冷量较大，但存在制冷效率和空间利用率提升的空间。因此，开发高效、节能且结构优化的车载冰箱成为行业的重要发展方向。

  二、新型带冷却棒式车载冰箱的设计与模拟

  为了解决现有车载冰箱制冷效率不高、能源利用率低等问题，提出了一种新型带冷却棒式车载冰箱。该设计采用冷却棒作为冷源，通过优化冷却棒的结构和布置，提高箱体内的冷却效率和温度均匀性。本文通过ANSYS-Fluent软件对四种不同径高比的冷却棒进行了数值模拟，分析了其对箱体内流体冷却速率和温度均匀性的影响。

  (一)物理模型与数学模型

  模拟对象为边长350mm的正方体车载冰箱，箱体内设有四种不同径高比的冷却棒，分别为0.108、0.267、0.652和1.333。冷却棒采用铜材料，表面与箱体内空气的总换热面积为20,096mm²。箱体外层采用EPS绝热材料，冷却棒的初始温度为271.15K，箱体内空气初始温度为298.15K。

  数学模型采用k-ε三维湍流模型，假设箱体内流体为不可压缩的牛顿流体，流动为稳态湍流，流体物性为常数，忽略固体壁面间的热辐射和粘性力作功引起的耗散热。基于质量守恒、动量守恒和能量守恒方程，求解箱体内的温度场和速度场。

  (二)数值模拟与边界条件

  数值模拟采用ANSYS-Fluent软件，网格划分采用自动网格，箱体网格单元为30mm，进出口尺寸加面尺寸调整为5mm。边界条件设置为：冷却棒壁面温度为271.15K，箱体内空气初始温度为298.15K，箱体外壁绝热，材料为EPS，导热系数为0.04W/(m·K)。箱体入口初始风速为1m/s，进气初始温度为298.15K，出风口采用压力出口。

  三、模拟结果分析

  (一)车载冰箱箱体内温度变化特性

  不同径高比冷却棒箱体内温度场分布 模拟结果显示，直径26mm、高240mm的冷却棒结构在冷却过程中表现出最佳的温度均匀性。冷却600秒后，箱体温度达到相对稳定，该结构的箱体温度最低，换热量最大。相比之下，直径60mm、高92mm的冷却棒结构温度最高，换热量最小。

  不同径高比冷却棒箱体内温度均匀性比较 通过在箱体内不同位置设置测量点，计算瞬时温度均匀度。结果显示，直径26mm、高240mm的冷却棒结构的箱体瞬时温度均匀度最小，为0.03K，表明其温度均匀性最好。

  箱体平均温度变化及冷却速率 模拟结果显示，直径26mm、高240mm的冷却棒结构的箱体冷却速率最快，为0.04K/s。从初始温度298.15K降至277.15K仅需约350秒，相比其他结构的冷却棒，冷却速率平均快约150秒。

  (二)车载冰箱箱体内空气流动特性

  入口速度对冷却速率的影响 当入口速度为1m/s时，箱体内的空气被冷却速率显著提高。直径26mm、高240mm的冷却棒结构的箱体在10分钟内即可将温度从298K降至274K，冷却速率提高了90.25%。

  不同径高比冷却棒箱体内速度均匀性比较 通过在箱体内不同位置设置测量点，计算瞬时速度均匀度。结果显示，直径26mm、高240mm的冷却棒结构的箱体瞬时速度均匀度最小，为0.025m/s，表明其空气流动均匀性最好。

  四、结论

  车载冰箱行业现状分析指出，通过对四种不同径高比的新型带冷却棒式车载冰箱的传热过程进行数值模拟和分析，得出以下结论：

  直径26mm、高240mm的冷却棒结构在冷却速率和温度均匀性方面表现最佳，冷却速率达0.04K/s，温度均匀度为0.03K，速度均匀度为0.025m/s，是车载冰箱冷却棒的优选结构。

  带冷却棒式新型车载冰箱从环境温度298.15K降至冷藏温度273.15K~277.15K只需约10分钟，具有优秀的换热效果和良好的应用潜力。

  优化冷却棒的结构和布置可以显著提高车载冰箱的冷却效率和温度均匀性，为车载冰箱的设计和优化提供了重要的参考依据。

  随着技术的不断进步，车载冰箱的性能将不断提升，满足人们对便捷、高效冷藏设备的需求。未来的研究可以进一步探索新型材料和优化设计，以提高车载冰箱的能效和使用寿命。