粮堆内热湿耦合传递数值模拟与试验验证

通风过程中粮堆内热湿耦合传递对储粮安全和粮仓通风有着重要的影响。建立了机械通风冷却过程中粮堆内热湿耦合传递数学模型,在此模型的基础上用C语言编写了用户自定义源项(UDF),实现了谷粒吸附和解析水分时热量交换和水分迁移的CFD数值模拟。以某高大平房仓为例,建立了通风冷却过程中粮仓的三维物理模型;以瞬态条件下外界环境随时间变化的空气温湿度为入口边界条件,通过对比CFD数值模拟结果与实测数据,验证了粮堆内热湿耦合传递数学模型,得出通风冷却过程中粮堆内热湿耦合传递规律。     

冷却通风过程粮仓内温度变化的数值模拟

基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种冷却通风过程中粮仓内热量传递的数学模型,对冷却通风过程中粮仓内温度的变化进行了模拟研究。模拟结果表明冷却前沿移动速度很快,而且粮堆中存在着明显的分层现象,经过一段时间（24 h左右）的冷却通风,粮堆温度降到13.5℃左右。     

冷却通风过程中粮仓内温度变化的数值模拟

基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种冷却通风过程中粮仓内热量传递的数学模型,对冷却通风过程中粮仓内温度的变化进行了模拟研究。模拟结果表明：冷却前沿移动速度很快,而且粮堆中存在着明显的分层现象,经过一段时间（24h左右）的冷却通风,粮堆温度降到13.5℃左右。     

大跨度平房仓上下行降温通风的数值模拟研究

基于多孔介质流动和传热传质理论,建立了仓储储粮通风过程中粮堆内部流动及热湿耦合传递的数学模型。采用计算流体动力学的方法,预测分析了双侧通风的大跨度平房仓在不同粮堆温度梯度方向、不同竖向通风方式的4种工况下粮堆内部温度和水分变化规律。同时探究了吊顶粮仓与未吊顶粮仓在4种通风工况下的降温保水效果。结果表明：粮仓未吊顶时,上行通风方式的降温保水效果优于下行通风;对于吊顶粮仓,上行通风与下行通风降温保水效果相差不大;粮面顶部的空气区域对降温通风时粮堆的温度变化、水分变化影响较大,对粮仓进行吊顶,具有更好的降温保水效果。     

储粮横向通风多尺度热湿耦合传递研究

温湿度是影响粮食安全储存的重要因素,为保证储粮安全,采用机械通风,使粮堆和粮粒的温度和水分含量可以得到有效控制。该文基于多孔介质的传热传质理论,建立了仓储稻谷通风过程中粮堆内部流动和热湿耦合传递的数学模型以及粮粒的热量传递和水分输运模型。采用计算流体力学的方法,从粮堆尺度和粮粒尺度,分析了机械通风过程中仓储粮堆和粮粒内部的温度、水分分布规律。研究发现,通风过程阶段,粮堆内部温度降温显著,粮堆整体平均水分呈降低趋势,且粮堆内部温湿度受外界环境温湿度的影响很大;研究还发现粮粒水分扩散速度远小于温度扩散速度。研究结果可以为储粮横向通风保水降温的工作以及粮堆局部霉变、发热和害虫的发育的预防提供参考。     

横向谷冷通风过程的数值模拟研究

基于局部热湿平衡原理和多孔介质传热传质理论,建立了储粮通风过程中粮堆内部流动及热湿耦合传递的数学模型。采用计算流体动力学的方法,对横向谷冷通风时粮堆空气内部流动、热量传递和水分迁移过程进行了数值分析。研究发现,横向通风约72 h,粮仓进风口冷空气平均温度为17.5℃、相对湿度为85%,仓内粮堆一次降温从32.2℃降低到23.6℃,降温幅度为8.6℃。水分从12.2%降到12.0%,降水幅度为0.2%。相对于地上笼垂直通风而言,横向通风时粮堆内部速度分布均匀、温度梯度较小,且具有降温速度快,冷却效率高的特点。     

基于数值预测的稻谷横向降温保水通风最佳湿度研究

本实验基于多孔介质热湿传递原理和粮粒吸湿/解吸湿理论,建立了通风过程中粮堆内部热湿耦合传递方程,采用数值预测的方法,研究了吨粮通风量不变、粮堆初始温度与通风空气温度差8℃情况下,粮堆初始平衡湿度与通风空气湿度差分别为-5%、0%和5%时,粮堆内部温度和水分随时间的变化规律。探究了通风湿度对稻谷横向保水降温通风过程中粮堆温度和水分的影响,分析了一定初始粮温和水分时通风空气温湿度对降温保水的效果,得到了稻谷横向降温保水通风的最佳湿度。研究结果可以丰富和完善横向降温保水通风工艺,同时也为横向降温保水通风的操作提供依据。     

准静态仓储粮堆温度场的CFD模拟

现有仓储粮堆数学模型难以有效模拟实际粮堆温度的变化过程.本试验应用计算流体力学(CFD)方法模拟研究了仓储粮堆在不通风情况下温度场的变化情况,根据粮仓结构和仓外环境条件,通过确定模拟区域、网格划分、模型选择,确定了合理的CFD模拟方案,得到并分析了两种不同尺度粮仓内仓储粮堆温度随季节变化过程的模拟结果.通过对准静态仓储粮堆内部温度随环境温度变化过程的分析,为仓储通风系统的优化设计提供了有价值的参考依据,为进一步的模拟研究奠定了良好基础.     

通风过程中粮堆内热湿传递及霉变预测CFD研究

建立了通风过程中粮堆内热湿传递控制方程,给出了粮堆的最大可能霉菌生长指数模型。利用CFD软件分析了通风过程中实际粮堆的热湿性能,预测了通风过程中实际粮堆的霉变情况,利用实际高大平房仓的监测数据验证了CFD模拟结果的正确性。结果显示,通风37 h,粮堆温度从16.69℃降为12.59℃,粮堆平均温度预测值与实测值之间的误差小于3%;粮堆初始温度为30℃时,通风28 h,粮食颗粒间空气相对湿度下降到临界空气相对湿度以下,通风38 h,粮堆的最大可能霉菌生长指数从2下降为0。     

基于Fortran程序对储粮通风温度水分和害虫演替的模拟研究

世界各国因储粮害虫对粮食造成的损失非常严重,为了降低粮食在储藏期间的损耗,所以研究储粮通风过程中害虫增长量的变化至为重要。文章基于多孔介质热湿耦合理论,建立了浅圆仓的粮堆内部热湿传递和流动的数学模型以及害虫和熏蒸经验模型,并基于Fortran语言编程,模拟分析了通风状态下粮堆温度、水分含量、储粮害虫增长量以及杀虫剂浓度衰减的变化。结果表明：通风对粮堆内部温度和水分以及害虫生长影响明显。粮堆的水分含量近似对称分布,而受太阳辐射的影响,粮仓不同方向壁面的温度分布并不对称。储粮害虫在粮仓内的数量分布与温度、水分等因素有关,在壁面附近害虫分布较多,且在筒仓中心区域出现分层现象。杀虫剂浓度衰减也受温度的影响,温度高会影响杀虫剂的降解,导致杀虫剂浓度较低