基于计算流体动力学的肉类加工中表皮冷冻优化
流体动力学
2020-01-29 v2 应用物理
摘要
本工作中提出了一种二维轴对称连续冷冻的数值模型，用于食品工业中沿传送带运动的加工肉类或类似产品的冲击冷冻。该模型代表了一种计算效率更高的替代方案，用于求解流体与固体之间的共轭传热，并伴有固相某些组分的相变。在此提出的模型中，假设固体可表示为均匀介质，其热物理属性依赖于温度。该冲击冷冻模型适用于高度加工的素食产品或肉类（如香肠、肉末或火腿）的冷冻。此外，该方法在计算成本上更为简单，同时仍能捕捉工业环境下连续冷冻的复杂性。该方法作为新求解器实现于广泛使用的开源计算流体动力学（CFD）库OpenFOAM中。总体而言，由于固体内部相变及伴随的熔化潜热，发现了高度非线性的冷冻行为。我们研究了高流体雷诺数的影响，并针对传送带不同速度探究了射流与固体表面之间的最优距离。我们发现最大冷冻效果在将射流置于距离 H = 7.2D（其中 D 为冲击射流直径）且设置传送带速度使固体佩克莱特数为 时获得。所开发的方法能够以最小计算成本利用免费开源工具深入洞察各种冲击配置下的冷冻过程。
引用
@article{arxiv.1909.13767,
title = {Optimisation of crust freezing in meat processing via Computational Fluid Dynamics},
author = {Evaldas Greiciunas and Federico Municchi and Nicodemo Di Pasquale and Matteo Icardi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.13767},
year = {2020}
}