仓储粮堆三维非规则孔道网络模型的优化研究
2021-06-01陈鹏枭朱文学吴建章杨德勇
河南工业大学学报(自然科学版) 2021年2期
陈鹏枭,朱文学,吴建章,杨 帆,杨德勇,黄 凯
1.河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州 450001
2.中国农业大学 工学院, 北京 100083
3.南京农业大学 工学院, 江苏 南京 210095
仓储粮堆干燥过程涉及粮粒内湿热传递、孔隙之间的气体流动以及孔隙间气体与粮粒之间的湿热传递,其研究涉及生物、化学、热力学以及流体力学等多种学科领域,加之干燥过程中粮堆内各物理参数较难测定,直接对湿热传递机制进行研究十分困难。随着计算机技术的发展,数值模拟方法成为研究粮食干燥过程湿热传递机制的重要手段[1]。
基于不同的模型假设,目前关于仓储粮堆湿热传递的模拟模型可分为两种。
一种是基于连续介质假设的仓储粮堆湿热传递模型[2-5]。Hammami等[6]对圆筒仓粮堆进行了湿热传递模拟,研究发现通风温度对谷物温度变化具有重要作用,并总结了气流特性对仓内粮食温湿度的影响。Wang等[7]建立了描述深层粮堆内部湿热传递的数学模型,研究发现在冷却干燥通风过程中,降温和降水同时存在,冷却前沿的移动速度大大快于干燥前沿,且粮堆中温度和水分分布具有分层的现象。Chen等[8-9]以小麦为研究对象,采用局部非平衡法,建立了仓储小麦三维通风干燥湿热传递模型,通过模拟研究发现固定床干燥有明显的干燥前沿,干燥不均匀度较大,且干燥前沿附近的温度梯度最大。
另一种是基于离散介质假设的孔道网络湿热传递模型[10-13],其物理模型如图1所示。Kharaghani等[14-16]通过X射……
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