مدلسازي فرآيند خنك‌سازي بسته‌هاي توت‌فرنگي با جريان هوا به كمك ديناميك سيالات محاسباتي

Modeling the forced-air cooling process of strawberry packages with Computational Fluid Dynamics

طراحي بهينه و بهره‌وري از فرآيند خنك‌سازي با جريان هوا براي به حداقل رساندن تلفات پس از برداشت محصولات بسيار حياتي است. هدف از اين پژوهش توسعه يك مدل CFD براي پيش‌بيني رفتار جريان هوا و انتقال انرژي در بسته‌هاي توت‌فرنگي در طول خنك‌سازي و مقايسه آن با نتايج آزمايشگاهي است. مدل پس از طراحي و حل آن مشخصه‌هاي پيش‌بيني‌شده‌ي آن با مشخصه‌هاي تجربي در طول دو ساعت خنك‌سازي مقايسه شد. در بخش مدلسازي جريان به عنوان جريان آرام، ناپايا و غيرمتراكم از هواي خشك در نظر گرفته شد. مدل انرژي هم با مقايسه مشخصه‌هاي دماهاي تجربي و پيش‌بيني‌شده‌ي توت‌فرنگي‌ها در طي دو ساعت خنك‌سازي اعتبارسنجي شد. نتايج مدلسازي نشان داد كه ناهمگني فراواني در فرآيند خنك‌سازي وجود دارد كه با توجه به منفذهاي تعبيه‌شده مي‌توان اين ناهمگني را كاهش داد. از طرفي مقادير دماي پيش‌بيني‌شده در بسته 1 و 2 تطابق بيشتري نسبت به 2 بسته‌ي ديگر داشت.

In order to minimize post-harvest losses agricultural products, the optimal design and efficiency of the forced-air cooling is critical. The goal of the present study is to develop a CFD model for predicting air flow behavior and energy transfer in strawberry packages during cooling and comparing it with experimental results. Having designed and solved the model, its predicted characteristics were compared with the experimental ones during two hours of cooling. In the flow modeling part, it was considered as laminar, transitional, and uncompressed flow of dry air. The energy model was validated by comparing the characteristics of experimental and predicted temperatures of strawberries during two hours of cooling. The modeling results showed that there is a high degree of heterogeneity in the cooling process, which can be reduced given to the embedded openings. On the other hand, the values of the predicted temperature in packages 1 and 2 were more consistent than the other two packages.