隨著消費市場對便攜化、輕量化產品需求的持續增長，2025年保溫桶行業呈現出顯著的技術升級趨勢。數據顯示，全球保溫容器市場規模預計在 2025年突破80億美元，其中輕量化、節能化設計成為行業競爭的核心方向。在此背景下，針對傳統保溫桶存在的保溫性能與材料消耗失衡問題，通過仿真技術優化結構設計成為關鍵突破點。
保溫桶通常由內外不鏽鋼層與中間保溫層構成，其核心功能是通過保溫材料阻隔內外熱交換。《2025-2030年全球及中國保溫桶行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，本次研究以陶瓷為保溫層材料，構建三維幾何模型並進行簡化處理。考慮到結構對稱性，採用 1/2 模型以減少計算量，其中不鏽鋼層厚度為 1mm，初始陶瓷保溫層厚度設定為 5mm。利用 ANSYS 軟體對模型進行網格劃分，共生成 60253 個節點與 12960 個單元，為後續熱傳導分析奠定基礎。
在邊界條件設定中，保溫桶內表面施加 100℃熱載荷，外界環境溫度設為 25℃，不鏽鋼與空氣的對流係數為 25W/(m²・℃)。通過有限元分析，得到保溫桶溫度梯度雲圖。結果顯示，初始 5mm 厚度的保溫層能有效降低外層溫度，內層溫度維持在 99.5℃左右，外層溫度為 25.4℃，驗證了陶瓷材料的保溫性能，但整體結構重量仍有優化空間。
為探究保溫層厚度與保溫性能的量化關係，設計 1-7mm 的厚度變化區間進行對比實驗。數據表明，當厚度從 1mm 增加至 5mm 時，內層溫度從 97.8℃升至 99.5℃，增幅 1.7%;外層溫度從 27.1℃降至 25.4℃，降幅 6%，顯示厚度增加對保溫效果提升顯著。然而，當厚度超過 5mm 後，內層溫度增幅僅 0.2%，外層溫度降幅不足 0.5%，保溫性能提升趨於平緩，而材料重量隨厚度增加呈線性上升。
綜合保溫性能與重量指標，確定 4mm 為最優保溫層厚度。優化後的數據顯示，內層溫度為 99.4℃，外層溫度為 25.6℃，與初始 5mm 厚度的保溫效果基本持平(溫差變化小於 1%)，但整體質量降低了 18%。通過 ANSYS 重新驗證優化模型，結果表明厚度調整未顯著改變熱傳導路徑，保溫性能保持穩定，證實了優化方案的可行性。
這一優化成果對行業輕量化趨勢具有實際指導意義。以典型保溫桶產品為例，優化後單台重量減少約 0.3kg，按年產量 100 萬台計算，全年可節省材料 300 噸，同時降低運輸能耗與製造成本，符合綠色製造發展方向。
本研究通過ANSYS仿真技術，系統分析了保溫桶結構中保溫層厚度與性能的關係，證實將陶瓷保溫層厚度從 5mm 優化至 4mm 時，可在保持保溫效果的前提下實現 18% 的重量降低。這一結論為2025年保溫桶行業的輕量化、節能化設計提供了數據支撐與技術路徑。隨著仿真技術的普及，未來保溫桶產品將更注重材料性能與結構參數的精準匹配，推動行業向高效、低碳方向發展。
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