人参烘干房中气流组织及温度场数值模拟研究

发布时间：2021-01-07 10:08

　　人参是我国珍贵的中药材。鲜人参不易保存,需烘干处理。目前普遍采用的燃煤烘干中存在污染重、热效率低、能耗高等问题。相比于燃煤烘干房,热泵烘干技术有着较明显的优势:能源清洁、节能与环保、控制精度高。但针对人参热泵烘干过程的气流组织及温度场研究较少,其流动与传热规律仍需进一步揭示。为此,本文针对人参烘干房,从数学模型、数值求解方法和气流组织及温度场分布规律三个方面开展系统研究,建立人参烘干房数理模型,开发烘干房中气流组织及温度场数值模拟方法,查明烘干房中气流组织及温度场分布规律。本文以吉林白山某热泵型人参烘干房为研究对象,将其划分为自由流动区域和人参堆积区域。自由流动区域内空气属于湍流流动,并伴随传热,人参堆积区域内为多孔介质区域的流动与传热。综合考虑两区域间的复杂耦合换热,建立能够较准确描述人参烘干空气与物料一体化的流动传热数学模型,有效避免了不同区域间边界条件处理过程,便于高效数值求解技术的开发。所建立的人参烘干数学模型中人参堆积区域结构多变,同时涉及湍流、耦合换热等复杂流动传热过程,导致传统数值求解方法求解效率低,较难满足方案优化设计等工程需求。为此,本文基于世界上广泛使用的CFD/N... 

【文章来源】：北京石油化工学院北京市

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 烘干房数理模型的研究现状
        1.2.2 烘干房数值计算方法的研究现状
        1.2.3 烘干房气流组织及温度场分布的研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 人参烘干房数理模型的建立及离散
    2.1 人参烘干房物理模型
        2.1.1 人参烘干房结构
        2.1.2 人参烘干工艺
    2.2 人参烘干房数学模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 边界条件
    2.3 控制方程的离散
        2.3.1 网格划分
        2.3.2 通用控制方程的离散
        2.3.3 多孔介质阻力源项的处理
        2.3.4 压力方程的推导
    2.4 本章小结
第三章 基于IDEAL算法的人参烘干房数学模型高效求解研究
    3.1 多孔介质流动传热IDEAL算法
        3.1.1 IDEAL算法的计算步骤
        3.1.2 多孔介质流动传热IDEAL算法在OpenFOAM中的实现
        3.1.3 算例比较条件和收敛标准
    3.2 IDEAL算法程序验证及计算性能分析
        3.2.1 倾斜方管物理模型
        3.2.2 网格无关解及模型验证
        3.2.3 计算性能分析
    3.3 人参烘干房数学模型的高效求解
        3.3.1 网格无关解验证
        3.3.2 现场数据验证
        3.3.3 计算性能分析
    3.4 本章小结
第四章 人参烘干房中气流组织及温度场分布规律研究
    4.1 人参烘干房中气流组织分布规律
        4.1.1 初期快速干燥阶段气流组织分布
        4.1.2 中期缓速干燥阶段气流组织分布
        4.1.3 后期缓慢干燥阶段气流组织分布
    4.2 人参烘干房中温度场分布规律
        4.2.1 初期快速干燥阶段温度场分布
        4.2.2 中期缓速干燥阶段温度场分布
        4.2.3 后期缓慢干燥阶段温度场分布
    4.3 人参烘干房中气流组织及温度场不均匀性分析
        4.3.1 送风风量的影响
        4.3.2 入口直径的影响
        4.3.3 物料堆积厚度的影响
        4.3.4 隔板个数的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国人参出口现状及前景展望[J]. 王莹莹,长谷川英夫.  南方农机. 2017(20)
[2]拉幅定型机烘箱内风道的数值模拟与结构优化[J]. 刘佳,张朱武,王海朋,张亚龙.  福州大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]计算流体力学数值仿真技术及其在木材干燥研究中的应用[J]. 洪工画,孟杨,高建民,张双保.  世界林业研究. 2017(04)
[4]不同网格扭曲率下压力修正全隐算法——IDEAL求解性能研究[J]. 孙东亮,王艳宁,张奥林,宇波,李汉勇.  计算力学学报. 2017(02)
[5]木材热风干燥室空气流场均匀性研究[J]. 孙慧慧,严平,范乐羊,曹伟武.  轻工机械. 2016(01)
[6]木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化[J]. 沙汀鸥,杨洁,吕欢,伊松林.  南京林业大学学报(自然科学版). 2016(01)
[7]喷雾加湿在热风干燥中的应用及数值模拟[J]. 李超新,张学军,朱自伟.  中国农机化学报. 2015(05)
[8]基于VOSET方法模拟并排气泡的上升过程[J]. 李隆键,张磊,朱文冰,申宪文.  计算物理. 2015(05)
[9]百叶窗在热风干燥中的应用与数值模拟[J]. 李超新,张学军,刘松,朱自成,靳伟.  中国农机化学报. 2015(01)
[10]生物多孔介质热风干燥数学模型及数值模拟[J]. 王会林,卢涛,姜培学.  农业工程学报. 2014(20)

硕士论文
[1]热泵型香菇烘干房设计及烘干工艺研究[D]. 赵坤正.中原工学院 2017
[2]热泵干燥机用于烟花爆竹烘干的理论分析和实验研究[D]. 徐宏政.南昌大学 2016
[3]热泵型香菇烘干房气流组织理论分析与模拟研究[D]. 万文雷.中原工学院 2016
[4]顶风机型热风干燥烘房移动式可调控射流装置的研究[D]. 孙慧慧.上海工程技术大学 2016
[5]烟叶烘烤过程中的热湿分析与优化[D]. 包亚峰.重庆大学 2015
[6]膨化饲料热特性参数研究及热风干燥数值模拟[D]. 刘情超.华中农业大学 2011
[7]膨化饲料特性及带式穿流干燥机气流场数值模拟研究[D]. 王超.华中农业大学 2010



本文编号：2962370