成品粮仓储结露与结露预防过程的数值模拟研究
发布时间：2023-04-29 00:51
成品粮应急储备能够快速调控市场,更是应对突发灾害的重要战略物资。因此,为了满足成品粮应急动用的进出仓作业能力,同时保障成品粮在进出仓过程中的品质安全,需要进行成品粮仓储结露与结露预防过程的研究。成品粮内部的温度、湿度以及微气流速度是直接影响结露发生的三个最关键因素。因此,采用数值模拟的方法获取成品粮在进出仓过程中的温度场、湿度场、微气流速度场以及结露位置分布的实时变化情况,实现不同大气环境条件下进出仓过程中成品粮结露部位和时刻的预测,制定出成品粮进出仓前的防结露缓苏调控措施,以及缓苏室内温湿调控最优策略,达到对成品粮进出仓温湿度环境的科学管理,保证成品粮物流过程中的品质安全。本文以大米为研究对象,将成品粮视为含湿性非饱和多孔介质,采用局部热平衡法,引入微气流运动的体积力项,分析成品粮的质量传递机理、热量传递机理和结露机理,建立成品粮进出仓温湿度骤变状态下的湿热传递多物理场耦合数学模型。本课题选择COMSOL Multiphysics软件进行粮食热湿传递二维模型的求解。通过求解热量、水分和流体流动控制方程组,来得到各物理场的分布情况。并利用温湿度传感器采集不同位置处的粮温和空气湿度,利用...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 成品粮存储研究现状
1.2.2 成品粮缓苏过程研究现状
1.2.3 粮食结露现象研究现状
1.2.4 粮食温湿度实时监测技术研究现状
1.2.5 粮食热湿传递的数值模拟研究现状
1.2.6 常用的温湿度场模拟软件对比
1.3 研究内容和方法
第二章 粮堆热质传递与结露机理以及数学模型求解
2.1 粮堆多孔介质
2.2 多物理场耦合模型中所需参数的确定
2.2.1 多物理场耦合模型中粮堆参数的确定
2.2.2 多物理场耦合模型中空气参数的确定
2.2.3 多物理场耦合模型中的其他参数
2.3 粮堆的质量传递机理
2.3.1 粮堆中水分的存在方式
2.3.2 粮堆中水分传递机理
2.4 粮堆中热量传递机理
2.5 粮堆结露机理
2.5.1 成品粮进出仓可能发生的结露类型
2.5.2 露点温度
2.5.3 粮堆结露可能性分析
2.5.4 粮堆结露的判定条件
2.6 粮堆多物理场数学模型
2.6.1 自然对流方程
2.6.2 气体相控制方程
2.6.3 谷物相控制方程
2.7 多物理场耦合数学模型求解
2.8 本章小结
第三章 粮堆多场耦合数学模型
3.1 大米进出仓多物理场耦合模型求解
3.1.1 大米进出仓的物理模型和几何结构
3.1.2 初始条件和边界条件
3.1.3 多物理场模型的求解步骤
3.2 大米进仓仿真结果与分析
3.2.1 大米温度场的模拟结果
3.2.2 大米微气流速度场的模拟结果
3.2.3 粮堆孔隙间气体湿度场的模拟结果
3.2.4 大米粮堆结露部位的模拟结果
3.3 大米出仓仿真结果与分析
3.3.1 大米温度场的模拟结果
3.3.2 大米微气流速度场的模拟结果
3.3.3 粮堆孔隙间气体湿度场的模拟结果
3.3.4 大米粮堆结露部位的模拟结果
3.4 本章小结
第四章 成品粮进出仓过程的实验研究与模型验证
4.1 实验物料
4.2 实验测量装置
4.3 实验步骤
4.3.1 模拟入仓过程
4.3.2 模拟出仓过程
4.4 实验数据与模型验证
4.4.1 模拟入仓过程成品粮温湿变化情况
4.4.2 模拟出仓过程成品粮温湿变化情况
4.4.3 进出仓过程成品粮水分的变化情况
4.5 本章小结
第五章 缓苏数值模拟实验和缓苏策略的制定
5.1 初始条件和边界条件
5.2 出仓缓苏模拟实验结果与分析
5.3 成品粮出仓防结露的缓苏策略
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
本文编号：3804823
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 成品粮存储研究现状
1.2.2 成品粮缓苏过程研究现状
1.2.3 粮食结露现象研究现状
1.2.4 粮食温湿度实时监测技术研究现状
1.2.5 粮食热湿传递的数值模拟研究现状
1.2.6 常用的温湿度场模拟软件对比
1.3 研究内容和方法
第二章 粮堆热质传递与结露机理以及数学模型求解
2.1 粮堆多孔介质
2.2 多物理场耦合模型中所需参数的确定
2.2.1 多物理场耦合模型中粮堆参数的确定
2.2.2 多物理场耦合模型中空气参数的确定
2.2.3 多物理场耦合模型中的其他参数
2.3 粮堆的质量传递机理
2.3.1 粮堆中水分的存在方式
2.3.2 粮堆中水分传递机理
2.4 粮堆中热量传递机理
2.5 粮堆结露机理
2.5.1 成品粮进出仓可能发生的结露类型
2.5.2 露点温度
2.5.3 粮堆结露可能性分析
2.5.4 粮堆结露的判定条件
2.6 粮堆多物理场数学模型
2.6.1 自然对流方程
2.6.2 气体相控制方程
2.6.3 谷物相控制方程
2.7 多物理场耦合数学模型求解
2.8 本章小结
第三章 粮堆多场耦合数学模型
3.1 大米进出仓多物理场耦合模型求解
3.1.1 大米进出仓的物理模型和几何结构
3.1.2 初始条件和边界条件
3.1.3 多物理场模型的求解步骤
3.2 大米进仓仿真结果与分析
3.2.1 大米温度场的模拟结果
3.2.2 大米微气流速度场的模拟结果
3.2.3 粮堆孔隙间气体湿度场的模拟结果
3.2.4 大米粮堆结露部位的模拟结果
3.3 大米出仓仿真结果与分析
3.3.1 大米温度场的模拟结果
3.3.2 大米微气流速度场的模拟结果
3.3.3 粮堆孔隙间气体湿度场的模拟结果
3.3.4 大米粮堆结露部位的模拟结果
3.4 本章小结
第四章 成品粮进出仓过程的实验研究与模型验证
4.1 实验物料
4.2 实验测量装置
4.3 实验步骤
4.3.1 模拟入仓过程
4.3.2 模拟出仓过程
4.4 实验数据与模型验证
4.4.1 模拟入仓过程成品粮温湿变化情况
4.4.2 模拟出仓过程成品粮温湿变化情况
4.4.3 进出仓过程成品粮水分的变化情况
4.5 本章小结
第五章 缓苏数值模拟实验和缓苏策略的制定
5.1 初始条件和边界条件
5.2 出仓缓苏模拟实验结果与分析
5.3 成品粮出仓防结露的缓苏策略
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
本文编号：3804823
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