《倉儲糧堆三維孔道網路熱質傳遞模型的構建》是依託中國農業大學，由楊德勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：倉儲糧堆三維孔道網路熱質傳遞模型的構建
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：楊德勇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
糧堆內的濕熱狀態是影響糧食儲藏安全的關鍵因素，而糧堆孔隙結構參數、糧粒尺寸參數、熱特性參數等影響糧堆內的濕熱分布狀態。本項目利用斷面分析技術獲取倉儲糧堆不同糧層斷面上的孔隙結構參數，結合糧食顆粒形態結構參數和尺寸分布函式，構建糧堆孔隙的三維孔道網路物理模型和數學模型；研究倉儲糧堆三維孔隙結構參數對濕熱傳遞的影響規律，利用孔道網路方法構建基於糧倉尺度和糧粒尺度的雙尺度倉儲糧堆濕熱傳遞模型，提高熱質傳遞模型的模擬精度，以便準確模擬預測不同倉儲條件下倉儲糧堆的熱量、質量、動量傳遞過程及分布狀態；利用小型糧倉進行儲藏實驗和機械通風實驗，通過糧情測控系統實時檢測相關參數並進行模型檢驗，最終建立基於三維孔道網路的雙尺度倉儲糧堆濕熱傳遞模型，為實現糧食倉儲數位化管理、倉儲結構設計和糧情測控系統的最佳化奠定基礎。
結題摘要
1、測定了小麥、玉米、水稻、大豆四種糧食的尺寸參數及其分布規律，根據糧層深度與糧倉壓力間關係，利用材料試驗機在模擬壓力下獲得了不同糧堆深度下的糧堆鑄體，利用厚度為0.5mm的糧堆切片重構了糧堆鑄體結構，在0.5mm圖像解析度下，採用最大球法提取了糧堆鑄體的孔、喉數量、直徑分布、配位數等孔隙結構參數，提取得到的孔隙結構參數及其分布與利用圖像法所得參數相吻合，證明0.5mm解析度適用於糧堆孔隙結構的參數提取分析。該參數提取方法可適用於糧堆、果蔬等不同孔隙物料。2、利用提取參數信息和隨機孔道網路模型生成算法，生成了不受原始物料尺寸限制的三維孔道網路模型，隨機生成的孔道網路模型的喉道信息會有所丟失，但隨著三維孔道網路模型模擬生成空間的增大，模型參數與原始參數間的偏差越來越小，當尺寸達到米級時，可認為二者間已無偏差。3、本研究採用了三種方法來研究糧堆內的濕熱傳遞過程，一種方法是基於孔道網路構建的雙尺度糧堆靜態儲藏、機械通風/就倉乾燥熱質傳遞數學模型；另一種是基於虛擬連續假設，運用局部平衡法和非平衡法分別建立的糧堆的靜態儲藏和機械通風濕熱傳遞模型，其中靜態儲藏模型引入了體積力項，可以模擬倉內氣體在非受迫條件下的自然對流現象；第三種是利用試驗實測值，採用插值法，結合濕熱傳遞耦合模型來重現糧堆內的溫濕度分布。4、實驗測定了糧食的導熱係數，通過小型糧倉靜態倉儲試驗、機械通風/就倉乾燥試驗，測定了糧堆內溫濕度場、流場的分布及其變化規律，研究了保溫隔熱材料對糧倉糧堆溫度場的影響，以及不同通風道結構對糧堆內部溫濕度場、流場的影響，為模擬研究結果的驗證奠定了基礎。5、模擬研究了不同倉儲條和工況條件下糧堆內的溫濕度場、流場的分布及變化規律，模擬結果反映了靜態倉儲條件下糧堆內微流場的存在及循環規律，及糧堆內易出現危險狀況的區域，驗證了模型的適用性；基於糧堆離散測點溫度實現了糧堆溫度場的重現，該方法簡單實用，可服務於糧庫等儲糧基層單位。
