Avatud -tüüpi külmtoidu vitriinide puhul eraldab õhkkardin peamiselt õhu kapi sees ja väljaspool, mängides välissoojuse sissetungimise takistamisel üliolulist rolli. Õhkkardina jõudlus mõjutab oluliselt ka temperatuuri ja kiiruse jaotust kapis. Teadlased keskenduvad peamiselt kahele aspektile: õhkkardina voolu- ja soojusülekandemehhanismidele ning õhkkardina optimeerimisele.
1. Õhkkardina voolu ja soojusülekande mehhanismid
Õhkkardina voolu ja soojusülekande mehhanismid ei ole seotud ainult õhukardina väljalaske kiiruse, temperatuuri ja turbulentsi esialgse intensiivsusega, vaid neid mõjutavad ka ruumiline ujuvus ja väliskeskkonna tegurid, muutes mõjutegurid üsna keerukaks. Pärast seda, kui õhukardin düüsist välja voolab, jagatakse see kaheks piirkonnaks: esialgne sektsioon ja põhivoolusektsioon. Esimesel jääb tsentraalne voolukiirus konstantseks, teises aga tsentraalne voolukiirus väheneb. Kuna mõlema piirkonna esialgne sektsiooni pikkus ja pöörisviskoossus on tihedalt seotud esialgse turbulentsi intensiivsusega, tuleb neid kahte erinevat piirkonda arvesse võtta vertikaalsete jugade lahendamisel. Teised teadlased on jaganud õhukardina voolu kolmeks erinevaks piirkonnaks: väljalaskepiirkond, arenduspiirkond ja tagasivoolupiirkond, kusjuures nende tihendusvõime väheneb järjestikku. Kaht esimest piirkonda mõjutab peamiselt õhkkardina väljalaskeava kiirus, kolmandat piirkonda aga peamiselt õhkkardina tagastusõhu väljalaskeava struktuur. Väljalaskepiirkonnas on õhukardina voolukiirus suur ja suunatud; arenduspiirkonna voolu alguspunkti ja suunda mõjutab peamiselt väljavoolupiirkond; ja voolu suund tagasivooluõhu piirkonnas on oluliselt moonutatud tagasivoolu õhu väljalaskeava imemisefekti mõjul. Arvutusvedeliku dünaamika (CFD) on tõhus tehnika külmutusseadmete struktuuri parandamiseks ja sisemise vooluvälja optimeerimiseks, võimaldades simuleerida üksikasjalikke temperatuuri- ja vooluvälju voolupiirkonnas. Mõned teadlased on CFD-tehnoloogia abil simuleerinud õhuvoolu korralduse kiirust ja temperatuuri jaotust külmhoones, pakkudes teoreetilisi viiteid ventilaatori seadistuste optimeerimiseks ja kaupade paigutamiseks külmhoonesse. Zhao Xinxin et al. uuris numbrilise simulatsiooni abil veoki külmutuskambrite juhtsiinide mõju temperatuurijaotusele kambri sees, pakkudes teoreetilisi juhiseid ühe aurustiga mitme temperatuuritsooniga külmutusautode jõudluse optimeerimiseks.
Viimastel aastatel on CFD-tehnoloogiat laialdaselt kasutatud jahutusvitriinides. Yu Kezhi et al. kasutas vertikaalse vitriinkapi õhkkardina numbriliseks simuleerimiseks kahe-vedeliku mudelit. Võrreldes K-ε turbulentsimudeliga on selle mudeli arvutustulemused rohkem kooskõlas eksperimentaalsete väärtustega.
2. Õhkkardina optimeerimine
Peamised külmvitriinide jõudlust mõjutavad parameetrid on kärgstruktuuri, õhkkardina kõrgus, õhukardina paksus ja õhu väljalaskeava kiirus. Kuna õhukardina kiiruse jaotus, turbulentsi intensiivsus ja paksus on tihedalt seotud õhu väljalaskeava struktuuriga, on vitriinkapi õhu väljalaskeava struktuur õhukardina toimimist mõjutav peamine tegur. Praktilistes rakendustes kasutatakse õhukardina väljalaskeavas sageli kärgstruktuuri, et vähendada liigset turbulentsi intensiivsust. Sobiva turbulentsi sumbumise saavutamiseks peaks kärgstruktuuri pikkuse ja ava suhe olema suurem kui 10.
Õhkkardina voolumuster, mis moodustub kapi ülemisest õhuvarustusest, on seotud selliste teguritega nagu õhuvarustuse kiirus, kõrgus ja õhukardina paksus. Kui õhkkardina kõrgus on 300 mm, peaks tuule kiirus ulatuma vähemalt 0,6 m/s; kui kõrgus on 800 mm, peab tuule kiirus ulatuma 2 m/s, et moodustada stabiilne õhukardin, mille kuvasuhe on 1/5. Õhkkardina paksuse suurendamine võib parandada õhukardina suutlikkust avatud ala tihendada, kuid õhukardina liigne paksus põhjustab külmakadu ja suurendab külmkapi energiatarbimist. Seetõttu reguleeritakse õhkkardina väljalaskeava paksust tavaliselt vahemikus 50–80 mm. Mõned teadlased on kasutanud ka osakeste kujutise kiiruse ja infrapuna kujutise tehnoloogiat numbriliste simulatsioonide ja eksperimentaalsete uuringute läbiviimiseks õhkkardina vooluomaduste kohta ning pakkunud välja mõned tõhusad meetmed õhukardina optimeerimiseks. Cao et al. kasutas täiustatud kahe-vedeliku mudelit ja külmakadu kahe-vedeliku mudelit, et arvuliselt simuleerida õhkkardina ja seda ümbritseva õhu soojusülekannet ja voolu, optimeerides ratsionaalselt õhukardinat ja parandades vitriinkapi jõudlust.
Praegu keskenduvad teadlased peamiselt külmvitriinide mehhanismide uurimisele ja numbrilistele uuringutele õhukardinate toimimise kohta. Arvulisel simulatsioonil on siiski teatud piirangud õhukardina voolu- ja soojusülekandemehhanismide ning optimeerimisprotsessi mõistmisel. Kirjanduses välja töötatud jugamudel, laminaarse voolu mudel, Reynoldsi pingemudel ja kaks -vedeliku mudelit on rakendatavad ainult nende vastavate konkreetsete tingimuste korral. Eelkõige kasutatakse numbrilistes arvutustes tavaliselt kahe-püsiseisundi-mudeleid, mis ei suuda uurida keerulisemaid olukordi tegelikule keskkonnale lähemal. Seetõttu on tulevastes uuringutes vaja uurimismeetodeid ja katseskeeme täiendavalt täiustada.
