粮堆热学特性的数值模拟

利用FD-TC-B型导热系数测试仪对小麦品种进行直接测试,获得小麦品种的导热系数.在圆柱坐标下,选取适当的边界条件,利用MATLAB求解粮堆的热传导方程;将小麦的导热系数代入热传导方程,得出粮堆温度场随时间变化的分布情况.利用计算机模拟筒仓粮堆温度场的变化,结果表明,对于圆筒粮仓,外界的热量主要通过粮堆顶部传入粮堆,然后以一定的梯度向底部传递,数值计算与粮库实测结果一致.     

吊顶隔热对高大平房仓粮堆温度影响研究

高大平房仓静态储粮在整个储粮周期内占主要地位,环境温度变化对仓内粮堆温度影响较大,通过在仓内架设吊顶隔热材料使得粮堆在高温环境时处于适宜的存储温度。利用COMSOL软件模拟高大平房仓架设隔热材料前后一年内仓内粮堆温度变化发现:仓内粮堆温度随外界环境温度变化明显,并都表现出随季节变化的趋势,在秋冬季节变化时,在距粮仓壁面1～3 m处会形成高温聚集区;架设吊顶比不架设吊顶仓内粮堆整体平均温度平均下降2～3℃,仓内上层平均粮温平均下降3～4℃。模拟结果表明:采用隔热材料对仓房吊顶后,能有效降低仓内粮温。     

WebGL技术在粮温监控中的应用

随着信息技术在各领域的广泛应用,三维可视化技术在粮食储藏过程中占有越来越重要的地位.提出一种利用WebGL技术实现粮堆内温度分布可视化的方法:通过双三次B样条曲面插值算法,得到粮堆内的温度曲面分布,利用Three.js图形开发框架实现粮堆内部平面上的等温分布模型以及传感器模拟监控图.该方法具有免插件、跨平台、跨区域的特点.     

WebGL技术在粮温监控中的应用

随着信息技术在各领域的广泛应用,三维可视化技术在粮食储藏过程中占有越来越重要的地位.提出一种利用WebGL技术实现粮堆内温度分布可视化的方法:通过双三次B样条曲面插值算法,得到粮堆内的温度曲面分布,利用Three.js图形开发框架实现粮堆内部平面上的等温分布模型以及传感器模拟监控图.该方法具有免插件、跨平台、跨区域的特点.     

储粮中霉菌活动的生理状态与粮堆CO_2浓度变化的相关性

研究了不同生理状态霉菌活动导致粮堆中CO2浓度变化的规律.结果表明:安全水分粮食自身呼吸作用释放CO2的量少且速率恒定;霉菌在粮食中生长一般经历孢子萌发、菌丝生长和子代分生孢子形成阶段,可使粮堆的CO2浓度变化呈现"S"形曲线,其中霉菌在菌丝生长期的CO2产生速率最高.改变粮堆的温、湿度等条件会显著影响霉菌生长速率,但粮堆霉菌生长导致CO2浓度升高的"S"形曲线变化形式不变.因此,可以通过粮堆CO2浓度变化监测结果了解储粮中霉菌活动的生长状态,甄别储粮受霉菌危害的风险程度.     

局地气候下不同初始水分稻谷静态储藏的模拟研究

为保证稻谷在储藏期间的品质,对粮堆在不同初始湿基水分条件下静态储藏过程进行研究具有重要意义。基于局部热平衡以及多孔介质热湿耦合理论,建立了仓储稻谷在静态储存条件下粮堆内部传热传质数学模型,通过有限元软件COMSOL Multiphysics模拟了秋冬季和春夏季两个时间段内初始湿基水分为14%、16%、19%条件下中试圆筒粮仓(高度为6 m、直径为3 m)在静态储粮时热湿耦合迁移过程。研究结果表明：对于长时间储藏的粮堆,外界温度以及稻谷自身呼吸对粮堆的热湿传递影响具有累积作用,能对粮堆内部的热湿传递产生持续效应;而外界温度对粮堆温度的影响与粮堆的初始湿基水分又有着有很大关系,初始湿基水分为19%的粮堆在储藏期间温湿度均较高,该工况下稻谷活性相对较大,呼吸散热散湿量多,粮堆始终处于高温高湿的危险储粮状态。在初始湿基水分较高工况下储粮易造成稻谷霉变等变化,进而降低稻谷品质。     

基于数字图像技术的粮堆压力与孔隙率关系研究

粮堆孔隙率是粮堆基本物理参数之一,对粮堆温度场、湿度场和生物场的分布和变化具有重要的影响.以小麦粮堆为研究对象,采集不同压力下粮堆表层图像,用OTSU大津闽值分割法处理图像,分割粮食籽粒与孔隙,根据分割后的图像计算不同压力下的粮堆孔隙率,提出了一种基于图像测量技术的粮堆孔隙率测量方法.通过与理论计算结果对比可知:图像测...     

散粮堆底部压力实测研究

采用振弦式压力传感器对散粮堆底部压力进行现场实测研究,探索振弦式压力传感器用于粮堆介质压力测试的性能以及粮堆底部压力测试方法,重点研究了粮堆底部压力与粮堆高度之间的关系.试验结果表明:振弦式压力传感器可以用于粮堆底部压力的定性分析;在理想进粮工况下,单点粮堆底部压力与粮堆高度之间近似呈线性关系,但是同样粮堆高度下不同位置处的压力差异明显,粮堆底部压力分布整体上是非均匀的.     

不同仓型小麦品质变化的研究

通过对5种仓型的粮堆表层和中心部位小麦的发芽率、种子活力、呼吸强度、脂肪酸值、降落数值、面筋吸水率等品质的测定比较,表层小麦品质指标均差于粮堆中心部位低温状态的小麦品质,尤其是简陋仓储设施内的表层小麦品质更差;测定结果还表明,低温储藏条件下小麦储藏品质较为稳定,各品质指标变化缓慢,有利于保持小麦新鲜度.因此,低温储藏是值得大力推广的一种储粮技术.     

含水率对玉米粮堆强度和模量的影响研究

玉米粮堆的力学参数是筒仓安全设计的依据。利用全自动三轴仪研究含水率、围压等因素对玉米粮堆力学参数的影响,得到应力-应变关系曲线。利用莫尔-库伦强度准则得出玉米粮堆内摩擦角φ、黏聚力c以及初始弹性模量。结果表明:不同含水率下玉米粮堆的应力-应变关系曲线变化相似,随着含水率增加,玉米粮堆的强度峰值增加,内摩擦角也增大,而初始弹性模量减小,根据试验结果拟合出不同含水率下围压与初始弹性模量的关系方程。     

磁场对Fe3O4⁃水纳米流体传热特性的影响

对电加热器中纳米流体的传热效果进行了实验研究,采用两步法制备Fe3O4⁃水纳米流体。此外,还研究了质量分数为0.1%~2.0%的Fe3O4⁃水纳米流体在有/无磁场作用下对电加热器换热效率的影响,探讨了磁场作用下纳米流体的强化换热机理。结果表明,与基液（去离子水）相比,无磁场时质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升18.2%;在外磁场作用下,质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升35.1%。研究结果可为纳米流体在电加热器中的强化传热研究提供重要参考。     

动力调谐陀螺非稳态温度场的有限元分析

本文从工程实际出发,针对挠性陀螺的具体结构,计算了陀螺非稳态温度场,并分析了影响温度场的诸因素.不仅为陀螺的温控设计和热补偿提供了理论依据,且对陀螺热设计有指导作用.     

低温地板辐射供暖的动态仿真

建立了低温地板辐射供暖系统传热过程的数学模型，通过数值模拟，用有限差分计算了地板内的温度场。利用动态仿真程序预测了不同的供回水温度、埋管层厚度、盘管间距对地板传热过程、地板表面温度的影响，并在典型工况下，通过对理论值与实验值的分析，验证了本模拟程序的正确性。该研究为地板辐射供暖系统的推广应用奠定了基础。     

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究, 以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱, 对箱内温度实时监测, 采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试, 得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力, 光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大, 相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善, 建立相变传热物理模型及数学模型, 利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟, 得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性, 随着导热系数的增加, 夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃, 同时对流换热量和内墙温度增加, 但增加幅度十分有限, 随着对流换热强度的增加, 夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃, 同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加, 增加幅度明显, 所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.     

超深井井下环境仿真系统温度场数值模拟

为解决深井井下环境仿真系统的温度场分布不均匀问题,对具有大长径比、大时滞以及多种复杂传热方式的系统温度场进行数值模拟,得到使釜内温度场分布均匀的有效方法.介绍了仿真系统的组成和工作原理;根据传热学原理给出了系统传热学模型;分别在不同边界条件下,数值模拟了系统的温度场分布情况,并与实际升温曲线进行对比,证明了仿真结果的有效性.     

金属蜂窝夹芯板辐射导热耦合问题

针对金属蜂窝夹芯板,研究了其在气动加热条件下的非稳态传热行为.基于高温传热学原理,通过传热机制分析,建立了蜂窝夹芯板的导热-辐射一维瞬态耦合传热数学物理模型.在此基础上,采用控制容积法,结合蒙特卡罗法,发展形成了求解该类辐射导热耦合传热问题的数值方法,并给出了蜂窝夹芯板当量热导率和典型边界条件下金属蜂窝夹芯板瞬态温度场、非加热面热响应的计算方法,进行了典型算例计算和实验验证.结果表明,所建立的数值计算模型在预报蜂窝结构热响应方面是有效的,而且较之Swann-Pittman半经验关系式,提高了计算精度.     

针翅管传热计算及针翅管的应用

本文简要地叙述了在传热设备中，高温烟气的热量通过金属壁面传递给水的情况下，采用针翅管作为对流受热面可以提高传热量的原理，并提出粗略的计算方法。本文还以已开发的采用针翅管的传热设备为实例，应用上述计算方法进行计算，同时以所得的结果与采用相同受热面的普通烟管进行比较，其传热量明显增加，约可提高２０％。本文最后对采用针翅管的传热设备的实测数据进行分析来说明采用针翅管作为对流受热面所取得的实际效果。     

热风加热沥青路面冲击射流共轭传热特性

为提高热风加热沥青路面的就地再生加热效果,基于热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流共轭传热理论模型,选取有限容积法得到了共轭传热模型的通用离散方程,采用压力-速度耦合半隐式算法(semi-implicit method for pressure linked equations, SIMPLE)获得了整个求解域内温度场分布,选取平均热流密度和平均换热系数反映沥青路面加热效果,通过正交试验研究了热风出口速度和热风出口温度对路面加热效果的影响程度。仿真和试验结果表明：理论计算与实验温度场分布趋势吻合度高,两者平均误差为8.4%;平均热流密度和平均换热系数在加热初期均从最大值急剧下降,而后下降幅度逐渐减小趋于平衡,两者的仿真计算与实验结果趋势相同,平均误差分别为6.4%和7.8%;热风出口速度和热风出口温度对平均热流密度均有显著影响,热风出口速度对平均换热系数有显著影响,热风出口温度对平均换热系数的影响相较于平均热流密度指标表现为不显著。研究结果为后续沥青路面就地热再生热风加热温度控制和加热器设计提供了理论依据。     

带有伴热管的输油管道土壤温度场的数值计算

分析了带有伴热管的埋地输油管道的几何特性,建立了数学模型,并采用有限单元法对管道周围土壤的二维非稳态温度场进行了数值计算,同时对输油管与伴热管上部未设保温板的情况进行了计算。结果表明,输油管与伴热管上部加保温板有助于保持输油管的温度。改变输油管和伴热管之间间距、管道埋设深度,得到各自土壤的温度场分布,表明缩小输油管和伴热管间距,能够提高伴热管传热效率。在给定的运行参数下,输油管埋深1.5m是比较合适的设计尺寸。     

微钢管轴向导热对对流换热的影响

以氮气为工质,流过内径为168μm、外径406μm微钢管,采用直接通电法进行加热,并使用红外成像仪加红外专用放大镜头测量了在恒定的流量下、不同加热功率以及相同加热功率、不同流量下的微钢管壁面的温度场,获得精确的微管外壁温度分布,同时测量了氮气的进出口温度和流量.根据实验结果分析了微管轴向导热对管内部对流换热的影响.研究表明,在氮气为工质下,微钢管轴向导热导致内部换热的减弱,减少量超过总对流换热量的2%.