为确保冷链物流各环节果蔬品质,延长储存期和货架期,新鲜果蔬采收后快速预冷去除田间热是冷链物流的第一环节,也是提升冷链物流全链条经济效益的关键。差压预冷过程的冷却性能和冷却速率与通风包装箱设计密切相关,装有内部衬垫和果蔬的包装箱内部结构复杂,是导致冷却异质性的直接原因。本文以苹果差压预冷为例,构建包含包装箱体、内部衬垫和苹果的真实三维物理模型,利用计算流体力学(CFD)方法对苹果预冷过程中冷空气的流动及其与苹果的传热过程进行了全面、详细的分析和研究。本文着眼于内部衬垫设计对苹果预冷过程的影响,并通过对单箱级和堆栈级苹果预冷过程的研究,分析了优化内部衬垫在气流分布、预冷效果和预冷能耗三方面的优越性和可行性,为优化预冷过程中包装箱设计提供新思路。本论文的主要研究内容和创新点集中在以下三个方面。(1)三维CFD数值模型的构建及能量源项对苹果预冷效果的影响。以市场上广泛使用的双层瓦楞苹果包装箱为研究对象,在考虑箱体、内部衬垫厚度及内部导热的前提下,建立了真实的三维物理模型。利用UDF(User-Defined Function,用户自定义函数)将苹果预冷过程中涉及到的呼吸热、蒸发热及冷凝热3种传热模型添加到数值模拟过程中,分别研究了呼吸热及蒸发热对包装箱内苹果预冷效果的影响,为更加深入、细致地分析预冷过程中包装箱内的传热特性提供理论基础。(2)内部衬垫设计对单箱级苹果预冷效果的影响。以市场上广泛使用的双层瓦楞苹果包装箱为研究对象,首先,研究了衬垫与箱壁间空隙宽度对包装箱内气流分布、苹果预冷效果及预冷能耗的影响。结果表明:增大衬垫与箱壁间空隙宽度是改善包装箱内气流分布,提高苹果预冷效果,降低预冷过程能耗的有效途径。综合考虑空隙宽度对气流分布、预冷效果和能耗的影响,给出了空隙宽度增量的最佳值。其次,研究了在衬垫上增设通风孔对包装箱内气流分布、苹果预冷效果及预冷过程能耗的影响。结果表明:合适的通风孔位置可以改善包装箱内气流分布,提高预冷效果,降低预冷能耗;不合适的通风孔位置反而会对苹果的预冷效果造成负面影响。最后,综合考虑衬垫与箱壁间空隙宽度和在衬垫上增设通风孔两方面的影响,给出了内部衬垫的优化设计方案。此方案能够显著改善包装箱内气流分布,提高预冷效果,降低预冷过程能耗。(3)堆栈级苹果包装箱预冷过程的数值模拟研究。构建托盘化苹果包装箱的三维物理模型。对比分析了现有双层瓦楞苹果包装箱和优化后的包装箱在差压预冷过程中,托盘化处理时的气流分布、苹果预冷效果和预冷过程中的能耗,验证了优化后的包装箱在托盘化处理时的有效性。