热风循环隧道灭菌烘箱是医药无菌生产的关键设备,广泛应用于安瓿瓶、西林瓶等玻璃容器联动生产线中。然而,隧道灭菌烘箱在实际应用中主要存在箱体内气流分布不均匀与烘干灭菌过程能耗高等问题。因此,本文以热风循环隧道烘箱为研究对象,利用数值模拟的方法,在验证模型正确性的基础上研究箱体内部的气流分布特性及西林瓶的升温特性。本文的主要研究工作如下:(1)灭菌烘箱的仿真建模与模型验证。根据烘箱的几何参数,建立了烘箱灭菌段的三维物理模型,并对模型进行网格划分与网格无关性验证;搭建高效过滤器的冷态压降实验台,通过测试压降与风速的关系确定多孔介质模型的特征参数;测试烘箱空载下的冷态速度分布,并与仿真结果进行对比,验证了仿真模型的准确性。(2)灭菌烘箱流场模拟分析与气流均匀性改进。对设计工况下烘箱内部速度场进行模拟分析,引入气流均匀性评价指标,并针对气流不均匀的问题对烘箱进行结构改进。结果表明:设计工况下,气流在风机出口管道处存在明显的偏流现象,烘箱出口面的角落出现局部高速区,气流分布极不均匀;在几种对比方案中,风机弯头设置三块等距隔板的效果最佳,出口面速度相对均方根值降低37.83%,最佳风速范围占比增至75.17%,气流均匀性明显提升。(3)烘箱内西林瓶的升温特性与工艺参数改进。对烘箱内西林瓶的温度分布进行瞬态模拟,分析风速与风温对西林瓶升温特性及停留时间的影响规律;对烘箱的保温特性进行模拟,建立烘箱能量平衡数学模型,并对烘箱的送风温度与风速进行优化。结果表明,设计工况下西林瓶在箱体内的实际停留时间为14.1min;在一定风速风温范围内,增大风温和风速均能使灭菌停留时间大大缩短;设计工况下灭菌过程消耗的总能量为15748.6k J,当v=0.7m/s,T=580K时,机体消耗的总热量最小,相比原始工况总能耗减少6.78%。本文在实验验证的基础上通过数值模拟的方法改进了烘箱的结构参数与灭菌工艺参数,烘箱的流场均匀性得到提高,西林瓶升温能耗也有所降低,该研究对提高药瓶洗烘灌联动生产效率具有重要的理论指导意义。