医药冷藏箱（疫苗箱）作为一种运输专用的保温箱，必需具备一定的刚度和良好的保温效果。保温箱结构见图 1，外壳为3层结构，最外层为PE,，具有一定的刚度和耐磨性，在一定程度上不会因为运输途中的 颠簸以及保温箱的叠放导致保温箱裂开,内层为PU发泡塑料，具有良好保温效果的同时还具有一定的缓冲效果,内层表面为PP，减少辐射换热。 保温箱利用UG软件进行设计，除外壳为3层结构外，箱体内部还设置了上下左右各一个0度冰板和5度冰板固相转变液相吸热，用来吸收外部的热量，能使保温时间成倍增加。保温箱内部空间分为 5 个部分，箱体，上盖，PU隔热层，保温空间，相变材料。

2.医药冷藏箱的瞬态热分析

 2.1 模型假设
 暂时不考虑不同冷冻医药的热物性对模拟结果的影响，假设整个保温箱内部充满冰块，且研究对象 的初始保存温度为2 ℃。在运输的过程中，冰块会从固态变为固液混合，进而变为液态，在这些变化过 程中伴随着复杂的热传递现象。为了便于模拟，进行 如下假设：保温材料及包装材料各向同性；保温箱内充满产品，产品与保温箱各部分之间全面接触；忽略冰块从固态到液态体积的变化；忽略各部分装配空隙的空气对流；忽略辐射现象；冰块温度为 0 ℃时物性参数（包括密度、导热系数、比热容）突变；在各 部分接触面之间设置接触热阻。
2.2 瞬态热分析理论模型
保温箱模型的保温性能研究主要为其传热方式，基本的传热方式包括导热、对流换热和辐射这 3 种，在保温箱多层包裹的条件下，辐射对模拟结果的影响不大，忽略辐射带来的影响，只考虑保温箱内部的 导热和保温箱外壳与空气的自然对流。导热的基本定律为：

2.2 热力学参数设定及边界条件的确定
在医药冷藏箱的瞬态热分析过程中， 首先在
Workbench 的 Engineering Data 中对材料的热力学参 数进行设置，主要包括密度、导热系数和比热容，具 体设置见表 1。此外，还需考虑相变材料的潜热。文 中的相变材料是冰，在各个温度点由潜热计算得到的 焓值[14]如下：假设−5 ℃时焓值为 0 J/m3，则当温度 为−0.01 ℃时，焓值为 42.5 MJ/m3；温度为 0 ℃时，焓
值为 78.6 MJ/m3；温度为 45 ℃时，焓值为 246 MJ/m3。 保温箱运输过程中，在忽略热辐射的情况下，主要设 置环境温度和对流换热系数。假设整个保温箱（包括 内部的冰块）初始温度为−5 ℃，环境温度为 45 ℃（模 拟夏天高温的影响），对流换热系数为 10 W/(m2·℃)，  保温箱内部冰块与保温箱之前的接触热传导系数为 0.6 W/(m·K)[8]，设置结束时间为 3 00 000 s。
表 1    医药冷藏箱各部分使用材料热参数

2.3 模拟结果分析
医药冷藏箱在外界环境温度为 45 ℃的情况下，
内部在 300000 s 时的温度场分布见图 2。可以看出，
此时所有区域温度已大于 8 ℃，特别是上下两侧边温度特别高，此位置正好是PU保温层最薄的地方，由此可见此位置为散热的最严重位置。

保温箱内部温度随时间的变化见图 3。可以看出，开始时内部温度上升较慢，这是因为保温箱本身与外界有空间距离，外界温度还未在短时间瞬间传到内部，保温箱内部位。可以看到保温时间在3400S左右，保温箱内部从2度升至8度，在不考虑相变材料吸收能量的情况下，此保温箱可以在外部极端高温45度情况下内部温度保持在2度-8度之间的时间约为3400S。

3. 结构优化
由前文研究可知保温箱升温最快的地方在PU保温层最薄的地方此对保温箱边角处结构加以改进，加厚侧边PU保温层厚度，见图4，较优化前的有效容积减少了 0.58%。

结语
采用 Ansys 软件对保温箱的温度场进行了数值模拟，模拟结果得出保温箱PU保温层薄处散热严重，基于该结果对保温箱结构进行优化，模拟后与优化前进行比较，得出保温效果的提升情况。最后通过简单实验与模拟结果的对比，说明该模拟方式具有一定的借鉴意义。这里仅研究了保温箱的一种优化过程，后续研究可从优化的方式及考虑更多的影响因素来增加模拟的可靠性。