基于COMSOL静态储粮玉米粮堆温度场研究

以初始温度为26℃,边长为1 m并设有冷、热壁面的方形玉米粮堆仓为研究对象，利用数值模拟软件COMSOL,对仓内粮堆温度场进行数值模拟分析，并基于验证的模型研究粮堆内外存在温差时，其内部温度随时间的变化规律。结果表明：靠近冷、热壁面的粮堆温度变化较快；仓内粮堆温度在冷热壁面间形成梯度，出现分层现象；不同初始粮温条件下，壁面与粮堆温差影响仓内粮堆温度分布，储藏96 h后，初始粮温为22℃的粮堆温度变化幅度最大，为24.9℃;粮堆与壁面温差较大的条件下，热量传递较快，仓内粮堆温度逐渐趋于稳定；初始粮温一致，不同种类粮食条件下，在储藏192 h后，大豆、小麦、玉米、稻谷和油菜籽仓内粮堆最终温升分别为2.21、2.18、2.17、2.64和2.40℃;密度和孔隙率差异共同影响仓内粮堆温度的分布，孔隙率较大的玉米粮堆，温度更加均匀。     

基于温湿度场云图的稻谷粮堆状态和结露风险分析

以稻谷为研究对象,利用温湿度一体传感器,模拟实际粮仓中容易发生结露区域以开展不同位点的监测,测得从冬季到夏季粮堆不同位点的温度和相对湿度;运用矩阵实验模拟软件（MATLAB）绘制粮堆温度场、湿度场云图,追溯分析了稻谷温湿度场分布及时空变化;基于粮食平衡绝对湿度与露点温度等模型（CAE模型）推算了稻谷粮堆危险点所处的不同状态（平衡态、饱和态、吸附态或解吸态）和探究其变化规律,为减小储粮损耗和实现储粮安全提供理论依据。     

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     

非通风状态新型地下粮仓储粮温度场的CFD数值模拟

地下粮仓储粮温度场是保证储粮品质和绿色生态储粮的重要影响因素。针对地下粮仓试验仓,该文利用Gambit软件建立了地下粮仓的三维立体模型,并对模型进行了网格划分,采用CFD数值模拟方法研究了非通风状态地下粮仓粮食储存过程中粮堆温度场的变化规律。通过编写和导入UDF函数,改进CFD软件中的质量控制方程、动量控制方程和壁面热量传递控制方程,通过迭代计算和基于CFD软件模拟得到了地下粮仓非通风状态条件下温度场的变化规律,研究结果表明,随着地下仓储粮时间的变长,仓内粮堆温度与周围维护结构之间、粮堆之间不停的进行着热质交换,最终温度逐渐趋于当地地下恒温温度值附近,地下仓可以作为一种经济适用的仓型来推广;同时,本文的研究可以为地下粮仓的温度场控制提供参考和依据,为粮堆机械通风手段作为参考。     

准静态仓粮堆内部流场CFD模拟研究

利用计算流体动力学方法对通风期间粮堆内部流场(温度场、速度场、压力场)进行计算模拟。对不同通风条件和边界条件的粮堆内部流场进行模拟仿真,发现在不同的通风速率、不同的通风时间下,其粮堆温度场、速度场和压力场的变化不仅表现在不同粮层之间,在同粮层的不同位置也存在变化。通过对通风风速为7 m/s的粮堆降温过程的试验结果和CFD模拟结果对比分析可知:试验采集点的温度数值和CFD模拟结果数值平均误差小于1.0℃,其模拟结果和试验结果得出粮堆温度的变化过程基本一致。     

仓储粮堆温度场CFD模拟应用研究

粮温及其环境温度控制是储粮安全的关键因素。介绍了应用计算流体动力学（CFD）方法对仓储粮堆温度场进行模拟研究,分别对仓储粮堆静态储藏和机械通风两种模式下的模拟方法、具体参数、模拟步骤进行了描述。分析了机械通风技术和CFD模拟技术在粮食安全储藏中应用前景和发展方向,对于实时监测和控制储粮环境状态（温度场、流场）的变化具有...     

粮堆温度预测插值算法的研究

温度变化对粮堆内的微生物滋长和虫害活动有着十分重要的影响,对粮堆温度进行准确监测和预测是保障储粮品质和安全的关键因素。本文通过对实际粮堆温度传感器节点阵列的历史数据进行挖掘分析,提出了基于时间-空间相结合的粮温预测模型,可对各个节点未来时刻的温度值进行预测,并可通过此模型对未知节点温度进行预测插值,以得到未来时刻粮库的温度云图。实验结果表明,与现在粮库常用的基于经验函数的温度预测算法和只考虑时间层面的机器学习预测算法相比,本文预测模型得到的节点温度预测均方误差分别降低了23.81和6.82,预测结果得到提升,并且通过预测插值得到的未来时刻粮堆温度场分布云图对粮库预知局部危险因素具有实际的指导意义。     

基于最高粮温的储粮模式判定和储粮仓房等级划分研究

现阶段我国建设了各类储粮仓房,既有标准储粮仓房,也有“非标准仓房”。由于仓房型式、所用材料多种多样,在受太阳辐射、仓内外温度传导、粮堆内孔隙间热对流等条件的作用下,其获得的储粮效果不尽相同。为实现安全储粮目的,粮食仓储业制定了储粮模式判定标准,实现了安全储粮层次化管理,也将储粮硬件上的缺陷转化为储粮理论上的探索。本研究基于温度场分布理论,对采取不同保温措施的平房仓、不同型式的圆形仓房,进行常规测试、加密测试点测试与分析,提出取消储粮模式判定标准“平均粮温”这一判定指标,仅将“局部最高粮温”作为储粮模式唯一判定指标和储粮仓分为4个等级,最高温度超过30 ℃的不作为储粮仓使用的建议,从源头上改善储粮条件,使我国储粮仓型得到整体提升,旨在实现标本兼治。     

基于温湿度场耦合的粮堆离散测点温度场重现分析

以钢板浅圆仓为研究对象,以小麦粮堆为目标粮堆,利用温度传感器阵列监测粮堆不同季节、不同位点的温度,运用粮温拟合算法和Matlab模拟软件,重现了不同季节、不同方位的浅圆仓小麦粮堆温度场变化规律,并基于温度湿度场耦合原理对云图进行了分析。结果表明:夏季,粮堆中存在大体积的"冷芯"可以使粮堆安全度夏;秋冬季,粮堆中有"热-冷"多层次区域变化,易导致第2年春季在粮堆表层发生结露霉变;而在冬季进行机械通风作业可有效消除粮堆在春季易结露的安全隐患。本研究为运用场论分析法预判储粮安全提供了有利依据。     

平房仓玉米内结露调质增湿试验

平房仓储藏玉米,在出仓前利用粮堆内结露进行通风调质试验。通过精确控制,可以将储粮平均水分从13.5%提高到14.1%,全仓增重21.05 t,效益十分可观。通过实验证明,利用粮堆内结露进行通风调质是可行的。     

散粮堆底部压力颗粒流数值模拟分析

在前期散粮堆底部压力现场试验研究的基础上,利用PFC3D软件建立了相应的颗粒流数值模型,对散粮堆底部压力进行数值模拟分析。根据数值模拟得到的数据,利用MATLAB绘制了散粮堆底部压力分布三维网格图,直观地反映散粮堆底部压力分布形态。数值模拟结果表明,散粮堆底部压力分布是非均匀的,与现行的粮食平房仓设计规范以及传统的连续介质力学理论有所不同。数值模拟结果与前期现场试验结果基本吻合,进一步证实了散粮堆底部压力非均匀分布的特性,加深了对散体力学特性的认识和理解。     

地下生态粮仓中粮食温度场的试验与数值仿真

粮温是影响粮食安全的重要因素,论文采用地下模拟试验、工程性试验与数值仿真相结合的方法,研究了地下生态粮仓的粮食温度变化规律。通过在试验仓内布设测温电缆,定时定点监测温度,获取仓内各测点的温度变化规律。以地下储粮环境条件为基础,构建了模拟试验仓的物理模型,用数值方法分析了仓内粮食的温度场,并与试验结果对比,验证了数值方法的有效性。据此对工程性试验仓不同入仓时间的粮食温度场进行了数值分析,发现地下粮仓入粮应优先选择冬季,夏季入粮时因粮温较高应采取适当方式(如机械通风)降低粮食温度,以实现低温储藏。研究表明:埋深较深的工程性试验仓的储粮效果优于模拟试验仓;地下生态粮仓仓内粮食温度随着储存时间的增加基本保持稳定,且逐渐趋于地温;模拟试验仓粮温稳定在20℃左右,工程性试验仓粮温稳定在17℃左右,而对应地上仓平均粮温在25℃左右,局部粮温高达30℃,随季节变化较大。因而地下生态粮仓具有恒低温储粮的优势,有利于保证粮食品质和储粮安全。     

粮食储藏生态系统的仿真技术应用研究进展

随着信息技术和计算机技术的日益发展和成熟,仿真技术逐步在粮食储藏生态系统研究中得到应用,成为研究系统多因子交互影响的重要工具。结合粮食储藏生态系统的结构和特性,详细介绍了环境生态子系统研究进展、粮堆子系统中非人工干预下的粮堆非生物场的计算机模拟、储粮机械通风的仿真研究、储粮害虫的检测与预控仿真研究和储粮微生物生长模型与预控仿真研究应用现状。利用仿真技术,可以进一步深入研究单场对粮食储藏生态系统作用特性,进而基于多场耦合理论研究形成多参数优化控制的粮食储藏生态调控系统。     

仓储粮堆通风干燥湿热传递模型的研究进展

从古到今,治国理政的首要之务是粮食安全。粮食仓储安全尤为重要,关系到一个国家的国家安全。由于粮食干燥储存方法原始、干燥技术落后等原因,我国每年收获后会损失大量粮食。粮食中湿热分布不均不仅会降低粮食的品质,而且会因霉变、虫害等问题严重影响食品安全。因此,如何快速、均匀而又低能耗地降低粮堆含水率或者温度,保证粮食品质,同时节约能源,是粮食干燥储藏研究的一个重要方向,具有重要的理论及现实意义。通风干燥是保证储粮中湿热均匀分布的重要措施,建立干燥模型预测粮堆的湿热分布是研究粮堆干燥过程中湿热传递的重要手段。该研究综述了粮堆湿热传递的经验模型、连续模型和离散模型,其中经验模型容易获得,但是应用较少;连续模型应用较多,但不能反映粮堆的孔隙结构;离散模型可以很好的反应粮堆的孔隙结构,但其计算量大,并且难以理解和构建。最后该研究指出可以根据不同的湿热传递过程,结合先进的计算方法和处理技术,建立相应的模型,以满足不同的模拟要求,并对粮堆通风干燥湿热传递模型未来的研究方向进行了展望。     

基于GWO-BP神经网络及粮食压缩实验对粮食孔隙率的预测

孔隙率是影响粮堆内热湿传递的关键参数,为探究粮仓中散装粮堆孔隙率的分布规律,通过开展粮食压缩实验来获取不同的粮食种类在不同水分含量和竖向压力条件下的孔隙率。提出了一种基于灰狼算法优化BP(GWO-BP)神经网络的粮食单元体孔隙率预测模型,并将该模型与BP神经网络模型、随机森林模型的孔隙率预测结果进行对比,最后利用粮食单元箱实验对该模型的泛化能力进行验证。结果表明,GWO-BP神经网络模型的孔隙率预测性能最佳,该模型的评价指标R2为0.960 5、RMSE为0.013 7及MAE为0.0131,均在允许的范围内。本研究为粮食孔隙率的确定提供了一种神经网络预测的方法,为深入开展粮堆多场耦合分析提供了重要基础,为安全储粮提供了理论支持。     

不同灭菌时间对鲜食甜玉米贮藏品质的影响

以鲜食甜玉米为试材,以L*值、水分含量、可溶性固形物含量、菌落总数、感官品质等指标为评判标准,结合充氮保鲜包装,研究121℃反压灭菌时间对鲜食甜玉米贮藏品质变化规律的影响。结果表明:经过反压灭菌充氮包装处理后所得甜玉米常温保藏60d后,灭菌40min处理组鲜食甜玉米菌落总数1.9lgCFU/g,可溶性固形物含量11.3%,L*值65.0,水分含量为63.8%,感官评分23.17分,综合考虑各项指标,该处理组贮藏效果最佳。40 min灭菌处理能有效抑制常温贮藏下鲜食甜玉米的微生物生长,保持鲜食甜玉米的原有品质特性,同时抑制籽粒褐变进程,减缓水分降低和可溶性固形物下降速率。     

平房仓中稻谷密度的时空分布值及堆高沉降特性研究

使用粮食回弹模量仪测定出稻谷堆的压缩密度与最大主应力(竖直压应力)及储藏时间的关系模型。选定修正剑桥模型作为稻谷堆的应力与应变关系本构方程,使用有限元方法计算出装粮后瞬时平房仓中稻谷层的竖直压应力分布值。由平房仓中稻谷堆各层的竖直压应力和稻谷堆的压缩密度与最大主应力(竖直压应力)及储藏时间的关系模型计算出平房仓中稻谷层的密度与粮层深度及储藏时间的关系模型。结果表明：稻谷堆压缩密度随最大主应力的增加而增大,随储藏时间的增加而增大,稻谷堆压缩密度关于储藏时间和最大主应力的关系模型是ρ=562.87+1.605 6ln(T)+(46.07+1.105ln(T))(1-e^{-0.000 001 p3_v+0.000 2 p2_v-0.013 5p_v+0.000 3});平房仓中稻谷层密度随粮层深度的增加而增大,随储藏时间的增加而增大,平房仓中稻谷堆密度关于储藏时间和粮层深度的关系模型是ρ=566.94+1.678 1ln(T)+(11.06+0.129 4ln(T)(1-...     

通风过程中进风相对湿度对仓储粮堆温度和水分的影响研究

温度和水分含量是两个重要的物理变量,在研究谷物储存时品质变化起到很大作用。通风用于冷却粮堆并保持温度恒定,以防止水分迁移。良好的通风条件对粮仓内存储安全有显著影响。目前,通风空气相对湿度对粮堆水分影响的研究相对较少。采用数值模拟和实验研究相结合的方式,探索和比较因不同进风相对湿度而引起的通风过程中仓储的小麦温度和水分变化规律。结果表明:进风相对湿度较低时冷却干燥效率更高,小麦粮堆降温更快速,并将昆虫和霉菌的活动保持在较低水平。