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。     

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。     

24米跨度高大平房仓横向保水降温通风模拟研究

横向通风作为高大平房仓一种新的通风方式,国内外对其保水降温效果研究较少。基于多孔介质流动和传热传质理论,采用数值模拟的方法,预测了不同大气温湿度条件下横向通风过程中粮堆内部温度变化和水分迁移规律。通过分析进风湿度和通风时间不同时粮堆内部的温度和水分分布,得到了横向保水降温通风的最佳通风条件,可为合理进行机械通风操作提供理论指导。     

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。     

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。     

密闭圆筒仓内储粮自然对流及热湿耦合传递的研究

粮食作为吸湿性多孔介质,具有吸湿和解吸湿特性。一般粮食收获后,大部分时间在密闭非通风状态下自然存储。鉴于粮仓外气候条件的季节和昼夜变化,会使粮堆的温湿度发生周期变化,导致超出存储安全指数。该文将以仓储粮堆内局部热湿耦合传递过程作为研究对象,借助多物理场数值模拟软件(COMSOL)进行数值模拟,研究近似冬夏季工况下粮堆内温湿度的动态变化规律,充分考虑了仓储粮作为吸湿性多孔介质具有复杂的热源、湿源。     

密闭储存粮堆内部自然对流和热量传递分析

基于多孔介质流动和传热传质理论,建立了仓储粮堆内部自然对流、热湿耦合传递的数学模型。采用近似分析原理和数值模拟方法研究了仓储粮堆内的传热和自然对流过程及其影响因素。结果表明对于颗粒较小的谷物如小麦,储存过程中的温度主要受热传导的影响,但是对于颗粒较大的谷物如玉米,自然对流的影响会更大。通过理论分析和数值模拟证明了粮仓中低速的水分迁移对储粮温度变化影响很小。在"瘦高"型的圆筒仓中,自然对流的影响作用较强,自然对流作用会使粮仓内温度混合更加均匀。     

平房仓横向谷冷通风小麦粮堆传热传质数值模拟

平房仓横向通风具有进出粮快捷方便、节省大量人力物力等优势,但其通风的均匀性及降温降水效果有待于深入研究。基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种谷冷通风过程中仓内热湿耦合传递的数学模型,并采用计算流体动力学(CFD)的方法,对某粮库小麦的横向谷冷通风进行二维数值模拟研究。通过对谷冷通风的数值模拟结果的分析,并与相关实验测试数据进行比较,探究了横向通风粮堆内部热量和水分迁移规律,得出了横向通风具有通风均匀、降温效果显著的结论,为今后储粮通风操作和管理奠定了基础。     

不同通风温度下储粮仓横向降温保水通风数值模拟研究（网络首发、推荐阅读）

为保证长期储藏的稻谷品质,对相同湿度不同通风温度条件下储粮横向降温保水通风模拟分析研究具有重要意义。基于吸湿性多孔介质的传热传质理论,结合应用已有的粮堆热湿传递的数学模型,并以数值模拟的方法分析相同湿度时不同进风温度对储粮仓温度与水分变化规律。结果表明：当粮堆初始温度为25 ℃、进风温度为17 ℃时,粮堆的降温速率最快,粮粒的吸湿与解吸湿过程也最先达到平衡,粮堆内部的保水效果最佳;其中距离进风口处0.4 m粮层与不同温度的进风空气进行热湿耦合传递时,粮层温度、水分下降趋势一致,该粮层进风温度越高,水分丢失现象越明显;进风温度越低,粮堆温度的下降幅度越大。随着与进风口距离的增加,粮层的降温效果变差,在通风温度为19 ℃时,距离风口处26.2 m粮层温度几乎保持粮仓初始温度不变,达不到降温效果。     

不同通风方向对稻谷降水效果影响的数值模拟研究

基于数值模拟方法,对高水分稻谷的就仓降水通风实验工况进行了数值模拟仿真,分析了在垂直机械通风过程中粮食温度和水分的变化规律,对实验数据与计算机模拟结果进行了对比分析。同时,探究了垂直向上和垂直向下通风时的降水效果。研究发现,数值模拟方法可以有效和形象地反映通风过程中粮堆内部的变化规律,在其他条件相同时,沿着粮堆温度梯度方向通风,降水效果更加明显。本研究对粮库的储粮通风操作具有一定的指导意义。     

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。     

仓储粮堆内部自然对流和热湿传递的数学分析及验证

本文基于仓储粮堆内部自然对流、热湿耦合传递的数学模型,采用数学分析的方法对模型中各个方程中的各项的物理意义和数量级大小进行了分析,探讨了仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的相互关系。提出了判断粮堆内部自然对流强弱的瑞利数及其影响因素,分析了仓型结构、粮种及仓外大气温度对粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移的影响,并通过数值模拟对数学分析结果进行了验证。结果表明,数学分析方法是分析仓储粮堆内部自然对流、热量传递和水分迁移过程的一种有效途径,数学分析的结果可以为仓型设计、储粮生态系统的模拟、仓储技术管理提供借鉴。     

三种不同通风道对浅圆仓通风效果的模拟研究

基于多孔介质流动和热湿耦合传递理论,推导得到了浅圆仓的粮堆内部动量方程、能量方程和水分守恒方程,通过数值求解法解决仓储粮堆的自然对流、热量传递和水分传递之间的问题。采用Fortran编程的方法,针对浅圆仓的十字型通风道、环型通风道、组合型(十字型加环型)通风道的通风效果进行了数值模拟分析。结果表明:组合型通风道相比其它两种通风道仓内气流分布更加均匀,降温保水效果最好,更有利于粮食的安全储存和节能降耗。为浅圆仓通风道的选择和设计提供了理论指导和依据。     

双扩散传热传质模型及在横向谷冷通风中应用

本文首先建立了单颗粒小麦内部水分迁移模型,基于有限元的方法数值模拟了颗粒内部水分变化规律,通过回归数值模拟数据,得到了颗粒平均水分模型和平均水分变化的干燥(或吸湿)速率模型。在此基础上推导出了谷物颗粒堆积床双扩散传热传质模型,并采用有限元的方法数值模拟分析了就仓横向(水平)谷冷通风时仓储粮堆内部热湿耦合传递规律。通过比较数值模拟和实验测定数据,验证了所建立的模型的合理性。分析了横向谷冷通风时粮粒温度和水分以及粮粒周围空气温度的变化规律,探讨了横向谷冷通风时粮堆内部降温效果。     

计算流体力学技术在粮食储藏中的应用

计算流体动力学(computational Fluid Dynamics,简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显示,对包含有流体流动、热量和质量传递等相关物理现象所做的分析、计算和优化的数值模拟工具。通过CFD技术在储粮通风工程中的应用实例,对CFD技术进行了介绍,并对采用CFD技术模拟储粮中的通风过程中流动、热湿传递过程和生态系统的研究现状进行了综述,探讨了采用CFD对储粮中的流动、传热传质过程进行数值模拟的优势以及未来发展趋势。