儲糧生態(tài)系統(tǒng)多場耦合傳遞過程數(shù)值模擬

目錄
前言
第1章 糧食儲藏原理簡介 1
1.1 糧食儲藏系統(tǒng)及特征 1
1.2 糧食儲藏過程和設(shè)施 1
1.2.1 糧食儲藏過程 1
1.2.2 糧食儲藏設(shè)施 2
1.3 糧食儲藏原理及安全溫度和水分 4
1.4 影響糧食安全儲藏的因素 5
1.4.1 外部因素的影響 6
1.4.2 內(nèi)部因素的影響 7
參考文獻(xiàn) 9
第2章 儲糧生態(tài)系統(tǒng)多場耦合傳遞過程及控制方程 10
2.1 儲糧生態(tài)系統(tǒng)中熱濕傳遞過程 10
2.2 儲糧生態(tài)系統(tǒng)多尺度多場耦合特征 11
2.2.1 糧粒尺度的熱量傳遞和水分遷移 11
2.2.2 糧堆尺度的熱濕傳遞過程 11
2.2.3 糧堆內(nèi)部多場耦合特征 13
2.3 儲糧生態(tài)系統(tǒng)多場協(xié)同模型 16
2.4 儲糧生態(tài)系統(tǒng)多場耦合傳遞過程的控制方程 16
2.4.1 非通風(fēng)情況下倉儲糧堆內(nèi)部自然對流和熱濕傳遞模型 17
2.4.2 通風(fēng)過程中糧堆流動和傳熱傳質(zhì)模型 19
2.4.3 通風(fēng)時糧堆內(nèi)部流動和各向異性阻力模型 20
2.4.4 蟲霉發(fā)展和分布的預(yù)測模型 21
2.4.5 霉菌生長發(fā)展的預(yù)測模型 22
2.4.6 稻谷黃變模型 23
2.4.7 氣調(diào)和熏蒸模型 23
參考文獻(xiàn) 24
第3章 儲糧生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模擬研究進(jìn)展及其原理 25
3.1 儲糧生態(tài)系統(tǒng)研究方法 25
3.2 儲糧生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模擬研究進(jìn)展 26
3.2.1 儲糧通風(fēng)過程中流場、溫度和水分場數(shù)值模擬 28
3.2.2 非通風(fēng)時儲糧內(nèi)部自然對流及溫度梯度引起的水分遷移 28
3.2.3 氣調(diào)、殺蟲劑、害蟲分布數(shù)值模擬 29
3.3 基于計算流體動力學(xué)的儲糧生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模擬原理 29
3.3.1 計算流體動力學(xué)概述 29
3.3.2 計算流體動力學(xué)的特點(diǎn) 29
3.3.3 計算流體動力學(xué)的數(shù)值模擬原理 30
3.4 基于計算流體動力學(xué)的儲糧生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模擬方法 31
3.4.1 儲糧生態(tài)系統(tǒng)流動和熱濕傳遞的數(shù)值計算過程 31
3.4.2 確定初始條件與邊界條件 34
3.4.3 劃分計算網(wǎng)格 34
3.4.4 建立離散方程 34
3.4.5 離散初始條件和邊界條件 35
3.4.6 給定求解控制參數(shù) 35
3.4.7 求解離散方程 35
3.4.8 判斷解的收斂性 35
3.4.9 顯示和輸出計算結(jié)果 36
3.4.10 數(shù)值模擬結(jié)果可靠性檢驗 36
3.5 基于計算流體動力學(xué)的數(shù)值模擬軟件簡介 36
3.5.1 前處理器 36
3.5.2 求解器 37
3.5.3 后處理器 37
3.5.4 常用的CFD商用軟件 37
參考文獻(xiàn) 39
第4章 空氣和糧堆的基本性質(zhì) 42
4.1 空氣的物理性質(zhì) 42
4.2 空氣的力學(xué)特性 42
4.2.1 空氣的物理狀態(tài)參數(shù) 42
4.2.2 空氣的熱力學(xué)特性 46
4.2.3 空氣動力學(xué)性質(zhì) 48
4.3 糧堆的物理性質(zhì) 53
4.3.1 糧堆的力學(xué)特性 53
4.3.2 糧堆的熱力學(xué)特性 54
4.3.3 糧堆的吸濕性和解吸濕特性 57
4.3.4 糧堆的通風(fēng)阻力 60
參考文獻(xiàn) 60
第5章 淺圓倉密閉儲糧自然對流及熱濕耦合傳遞的研究 61
5.1 國內(nèi)外倉儲糧堆內(nèi)自然對流和傳熱傳質(zhì)問題的研究現(xiàn)狀 61
5.2 具有呼吸特性的吸濕性倉儲糧堆內(nèi)自然對流熱濕耦合傳遞機(jī)理 62
5.2.1 密閉儲存的倉儲糧堆內(nèi)自然對流和熱濕傳遞的影響因素 62
5.2.2 糧堆(糧粒)的吸濕/解吸濕與水分遷移的關(guān)系 63
5.2.3 糧粒及蟲霉的呼吸作用對糧堆內(nèi)部熱濕傳遞的影響 63
5.2.4 具有呼吸特性的吸濕性倉儲糧堆內(nèi)自然對流熱濕耦合傳遞過程 65
5.3 糧堆自然對流熱濕耦合傳遞的數(shù)學(xué)模型 66
5.3.1 倉儲糧堆自然對流熱濕耦合傳遞數(shù)學(xué)模型的建立 66
5.3.2 數(shù)學(xué)模型的相應(yīng)處理 69
5.4 近似冬夏季條件下鋼板圓筒倉內(nèi)糧堆熱濕耦合傳遞的數(shù)值模擬研究 70
5.4.1 數(shù)學(xué)模型及其驗證 70
5.4.2 數(shù)學(xué)模型驗證 73
5.4.3 數(shù)值研究對象和初始條件、邊界條件 75
5.4.4 模擬結(jié)果與分析 76
5.4.5 研究結(jié)論 80
5.5 局地氣候條件下密閉鋼板圓筒倉內(nèi)具有呼吸作用的糧堆內(nèi)部熱濕耦合傳遞的數(shù)值模擬研究 81
5.5.1 物理模型和模擬條件 81
5.5.2 模擬工況 81
5.5.3 模擬結(jié)果與分析 83
5.5.4 研究結(jié)論 92
5.6 鋼板圓筒倉內(nèi)自然對流對糧堆內(nèi)熱濕耦合傳遞的數(shù)值分析 92
5.6.1 物理和數(shù)學(xué)模型及模擬條件 92
5.6.2 初始和邊界條件 95
5.6.3 結(jié)果及分析 97
5.6.4 研究結(jié)論 99
5.7 影響倉儲糧堆內(nèi)部自然對流和熱濕傳遞過程的數(shù)學(xué)分析 100
5.7.1 糧堆內(nèi)部自然對流和熱濕傳遞過程的數(shù)學(xué)分析及驗證 101
5.7.2 結(jié)論 108
參考文獻(xiàn) 108
第6章 房式倉糧堆熱濕耦合傳遞及蟲霉演替的數(shù)值預(yù)測研究 110
6.1 研究背景及內(nèi)容 111
6.1.1 研究背景及意義 111
6.1.2 研究內(nèi)容和方法 113
6.2 糧堆內(nèi)部熱濕耦合傳遞和蟲霉演替數(shù)學(xué)模型及驗證 113
6.2.1 數(shù)學(xué)模型 113
6.2.2 數(shù)學(xué)模型的評價和驗證研究 116
6.3 房式倉儲藏稻谷過程中溫度和水分變化的數(shù)值模擬和實倉驗證研究 128
6.3.1 物理模型和模擬條件 129
6.3.2 模擬結(jié)果與實測結(jié)果的對比與分析 130
6.3.3 長期儲藏糧食時通風(fēng)降溫效果的數(shù)值模擬分析 143
6.4 倉儲稻谷多場耦合傳遞過程的模擬研究 146
6.4.1 蟲霉演替和稻谷黃變的預(yù)測模型 146
6.4.2 蟲霉演替和稻谷黃變的模擬結(jié)果 147
參考文獻(xiàn) 149
第7章 儲糧通風(fēng)模式及其數(shù)值模擬方法 151
7.1 儲糧通風(fēng)的目的 151
7.2 儲糧通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)模式 151
7.2.1 儲糧通風(fēng)的功能 151
7.2.2 通風(fēng)系統(tǒng)組成和通風(fēng)模式 152
7.2.3 通風(fēng)籠(槽)布置形式及技術(shù)參數(shù) 155
7.3 糧堆內(nèi)部流動及熱濕傳遞原理 160
7.3.1 糧堆內(nèi)部熱濕傳遞特點(diǎn) 160
7.3.2 多孔介質(zhì)內(nèi)部熱濕傳遞的描述方法 161
7.3.3 糧堆內(nèi)部流動及熱濕傳遞控制方程 161
7.4 糧堆內(nèi)部流動及熱濕傳遞數(shù)值模擬方法 165
7.4.1 流動方程的處理 165
7.4.2 水分遷移方程的處理 166
7.4.3 對流傳熱方程的處理 166
參考文獻(xiàn) 167
第8章 不同通風(fēng)模式房式倉糧堆溫度和水分的數(shù)值模擬研究 168
8.1 就倉冷卻干燥(豎向)通風(fēng)過程中溫度和水分變化的模擬與分析 168
8.1.1 物理模型的建立與網(wǎng)格劃分 168
8.1.2 熱濕傳遞過程的假設(shè)和數(shù)學(xué)模型 169
8.1.3 數(shù)值模擬工況及參數(shù) 169
8.1.4 模擬結(jié)果與分析 169
8.1.5 研究結(jié)論 172
8.2 就倉加熱干燥(垂直)通風(fēng)過程中溫度和水分變化的模擬與分析 173
8.2.1 實驗系統(tǒng)和工況 173
8.2.2 數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬方法 174
8.2.3 模擬結(jié)果與分析 175
8.2.4 研究結(jié)論 178
8.3 通風(fēng)方向?qū)Φ竟冉邓Ч绊懙臄?shù)值模擬研究 178
8.3.1 實驗裝置和實驗工況 178
8.3.2 數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法 180
8.3.3 模擬結(jié)果與分析 180
8.3.4 研究結(jié)論 185
8.4 通風(fēng)量對儲糧通風(fēng)效果影響的數(shù)值預(yù)測研究 185
8.4.1 研究對象、邊界條件及模擬工況 185
8.4.2 模擬結(jié)果與分析 186
8.4.3 研究結(jié)論 191
8.5 進(jìn)風(fēng)相對濕度對儲糧通風(fēng)效果影響的數(shù)值預(yù)測研究 192
8.5.1 研究對象、邊界條件及模擬工況 192
8.5.2 模擬結(jié)果與分析 192
8.5.3 研究結(jié)論 196
8.6 儲糧橫向分布式谷冷通風(fēng)的數(shù)值模擬研究 196
8.6.1 控制方程、物理模型及初始條件和邊界條件 197
8.6.2 模擬結(jié)果與分析 198
8.6.3 研究結(jié)論 201
8.7 房式倉橫向降溫保水通風(fēng)的數(shù)值模擬研究 202
8.7.1 研究對象、邊界條件及模擬工況 202
8.7.2 不同進(jìn)風(fēng)相對濕度下的模擬結(jié)果及分析 203
8.7.3 研究結(jié)論 211
8.8 橫向與豎向降溫保水通風(fēng)效果的對比研究 211
8.8.1 研究對象、初始條件及邊界條件 212
8.8.2 不同通風(fēng)模式下的模擬結(jié)果與分析 212
8.8.3 研究結(jié)論 216
8.9 房式倉雙側(cè)吸出式斜流通風(fēng)數(shù)值模擬和實驗的比較研究 216
8.9.1 研究對象、邊界條件及模擬工況 217
8.9.2 模擬結(jié)果與分析 220
8.9.3 研究結(jié)論 224
參考文獻(xiàn) 224
第9章 淺圓倉徑向與豎向通風(fēng)過程中溫度和水分的數(shù)值模擬研究 225
9.1 淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng)及工作原理 225
9.1.1 淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng) 225
9.1.2 淺圓倉徑向通風(fēng)工藝的特點(diǎn) 226
9.2 淺圓倉徑向通風(fēng)工藝參數(shù)的數(shù)值模擬優(yōu)化研究 226
9.2.1 淺圓倉徑向通風(fēng)數(shù)學(xué)模型 226
9.2.2 不同中心集風(fēng)管形式的徑向通風(fēng)數(shù)值模擬分析 226
9.2.3 不同垂直支風(fēng)道數(shù)量的徑向通風(fēng)數(shù)值模擬分析 229
9.2.4 不同垂直支風(fēng)道高度的徑向通風(fēng)數(shù)值模擬分析 231
9.2.5 研究結(jié)論 237
9.3 淺圓倉不同裝糧高度時徑向與全孔板豎向通風(fēng)模擬對比研究 237
9.3.1 數(shù)值模擬的物理模型 237
9.3.2 通風(fēng)過程數(shù)學(xué)模型及模擬條件 238
9.3.3 模擬結(jié)果與分析 238
9.3.4 研究結(jié)論 242
9.4 淺圓倉徑向和梳狀地上籠豎向通風(fēng)數(shù)值模擬對比研究 242
9.4.1 數(shù)值模擬對象 242
9.4.2 通風(fēng)數(shù)學(xué)模型及數(shù)值模擬條件 242
9.4.3 模擬結(jié)果與分析 243
9.4.4 研究結(jié)論 246
參考文獻(xiàn) 247