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[期刊论文] 高帅 王远成 邱化禹 杨君
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CSTPCD 北大核心
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摘要:机械通风是实现安全储粮、保证粮食品质的主要措施.以小麦为研究对象,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法对大型平房仓小麦的横向通风、压入和吸出式竖向通风阻力进行了数值模拟,通过对不同通风方式下粮堆的阻力的分析发现,粮层阻力与风量成正比,风量越大,粮层阻力越大;通风方式不同,单位粮层阻力也不相同,小麦下行通风的单位粮层阻力最大,上行通风次之,横向通风最小.通过对小麦粮种各向异性阻力的分析,为以后不同粮种机械通风系统的分析奠定基础.
摘要:基于C FD数值模拟技术对杭州大运河粮库充氮气调工艺进行优化分析研究。优化设计后提出的工艺为只采用微负压膜下氮气内循环技术。改进后工艺流程较简单,当粮堆内部氮气平均浓度达到98%以上时,与国家粮科院采用的工艺对比分析,得出改进后工艺耗时较短,降低了吨粮能耗,从而节约了运行成本。同时研究成果对今后的充氮气调工艺优化设计具有重要的指导意义。
摘要:建筑热工性能评价和建筑节能越来越受到人们的重视,将建筑房间简化为含有多孔介质的双区域模型在更多的领域得到广泛应用.文章基于数值模拟的方法,探究了具有表面热辐射的部分填充多孔介质的复合腔体内湍流自然对流换热问题;建立并用有限元方法求解自由流体区域和多孔介质区域的动量和能量传递方程,对数学模型进行了比较验证,分析了Rayleigh数(湍流与层流)及发射率为εi对传热、流动的影响.结果表明,Rayleigh数对具有表面热辐射的部分填充多孔介质的复合腔体内的动量和热量传递有明显的影响,且决定自然对流强度大小.Rayleigh数越大,自然对流换热作用越强,腔体内的平均温度降低并逐渐趋于一致;表面热辐射影响对流作用,墙体壁面发射率为0.0~0.3时,自然对流的影响较大,随着发射率的增大,辐射作用明显增强,并在热量传递中占主导位置.
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:基于局部热湿平衡原理和多孔介质传热传质理论,建立了储粮通风过程中粮堆内部流动及热湿耦合传递的数学模型.采用计算流体动力学的方法,对横向谷冷通风时粮堆空气内部流动、热量传递和水分迁移过程进行了数值分析.研究发现,横向通风约72 h,粮仓进风口冷空气平均温度为17.5℃、相对湿度为85%,仓内粮堆一次降温从32.2℃降低到23.6℃,降温幅度为8.6℃.水分从12.2%降到12.0%,降水幅度为0.2%.相对于地上笼垂直通风而言,横向通风时粮堆内部速度分布均匀、温度梯度较小,且具有降温速度快,冷却效率高的特点.
摘要:随着人们生活水平以及节能意识的提高,对建筑热工性能评价和建筑节能越来越重视。将建筑房间简化为含有多孔介质的双区域模型,因此,此类模型被应用到更多的领域。通过数值模拟展现了实际建筑环境中各物理条件对室内通风与热环境的影响,为室内舒适度的建设提供了依据。基于有限元法对含有多孔介质复合腔体这一类双区域模型的壁面热辐射与自然对流耦合换热问题在建筑房间内的应用进行了数值模拟分析。模拟了不同工况下多孔介质复合腔体内的流场和温度场随时间的变化情况。结果表明,表面热辐射对建筑房间内的自然对流换热有明显的增强作用;冬季与夏季,中间层与顶层不同的边界条件影响着室内的对流换热即方腔热环境的改变;多孔介质厚度 d 较大时能减弱传热,当到达一定值时影响不明显。
摘要:小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素。迄今为止,相关研究人员设计了多种数学模型来预测通风过程中小麦堆的温度和水分,然而这些模型一般需要占用大量的内存且计算周期很长。基于局部热质平衡原理采用 Fortran 程序设计了一套新的数学模型,有效地解决了以上问题,并且首次提出 R 值,使水分传递更加接近实际情况,通过与实验结果的比较,验证了该模型的准确性与可行性,对以后指导安全储粮具有非常重要的意义。
摘要:小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素.迄今为止,相关研究人员设计了多种数学模型来预测通风过程中小麦堆的温度和水分,然而这些模型一般需要占用大量的内存且计算周期很长.本文基于局部热质平衡原理采用Fortran程序设计了一套新的数学模型,有效地解决了以上问题,并且首次提出R值,使水分传递更加接近实际情况,通过对试验结果和FLUENT模拟结果的比较,验证了该模型的准确性与可行性,对以后指导安全储粮具有非常重要的意义.
摘要:选用数值模拟的方式,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)的方法对房式仓粮堆建立了描述粮堆内部热湿传递的数学模型并对横向谷冷通风过程进行三维数值模拟,与实测数据进行对比分析,得到平房仓横向谷冷通风过程中温度变化和水分变化的规律,为有效控制仓内的温湿度提供理论依据.
摘要:机械通风是保证储粮品质的主要技术手段,平房仓储粮地上笼通风系统主要有圭字型和U型一机三道两种,其中圭字型和不同通风途径比的U型一机三道地上笼系统的粮堆通风阻力和通风均匀性也不尽相同.文章通过建立圭字型和三种不同途径比的U型一机三道地上笼通风方式的物理模型,采用计算流体动力学的方法,进行数值模拟研究,获得小麦粮仓在不同通风工况下的通风阻力数据,并与实验数据进行对比,分析其粮层阻力变化规律,探究四种通风方式的通风阻力均匀性.结果表明:U型地上笼的通风阻力与其途径比成正比关系,通风均匀性与其途径比成反比关系,圭字型通风阻力介于途径比为1.56和1.83的U型地上笼之间,通风均匀性介于途径比1.21和途径比1.56的U型一机三道地上笼之间.
摘要:小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素,通风过程中小麦堆的温度和水分的模拟研究对于安全储粮具有指导意义.文章基于局部热质平衡原理采用Fortran程序建立了一套新的数学模型,围绕静态粮堆冷却与干燥通风过程,通过对不同通风情况下粮堆温度和水分变化的模拟研究,阐明了粮堆通风过程中温度和水分变化的一般规律.结果表明:对于小麦堆的干燥过程,小麦堆的温度先升高达到峰值26℃后又逐渐趋近于进风温度,随着通风时间的增加,小麦堆水分普遍降低;对于小麦的冷却过程,小麦堆的温度随着进风状态的改变而改变;通过模拟结果以及实验结果的对比分析,文中模型对温度的模拟结果的误差最大只有2℃,测量和预测水分的最大差值为1.19%.
摘要:采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)的方法建立通风过程中粮堆内部空气流动、水分迁移、温度变化的数学模型,对三种典型的通风工况进行数值模拟分析并进行实验验证,得到温度变化和水分变化的云图,通过分析探究温湿度前沿的传递规律,为以后的储粮通风提供一定的理论依据.
摘要:现阶段房式粮仓通风系统分为纵向与横向.基于CFD有限体积法对横向通风系统充氮气调过程中氮气流动和氮气浓度进行数值模拟研究,对比充氮气调现场试验数据后,表明横向通风系统充氮气调能达到很好的均匀性,为横向通风系统充氮气调推广提供理论基础.
摘要:平房仓横向通风具有进出粮快捷方便、节省大量人力物力等优势,但其通风的均匀性及降温降水效果有待于深入研究.基于多孔介质传热传质的理论,建立了一种谷冷通风过程中仓内热湿耦合传递的数学模型,并采用计算流体动力学(CFD)的方法,对某粮库小麦的横向谷冷通风进行二维数值模拟研究.通过对谷冷通风的数值模拟结果的分析,并与相关实验测试数据进行比较,探究了横向通风粮堆内部热量和水分迁移规律,得出了横向通风具有通风均匀、降温效果显著的结论,为今后储粮通风操作和管理奠定了基础.
[硕士论文] 高帅
建筑与土木工程(暖通) 山东建筑大学 2016(学位年度)
摘要:粮食问题是世界性问题,改革开放以来我国成功地解决了十几亿人口的吃饭问题,取得了举世瞩目的成就。在新的形势下粮食安全面临新的挑战,特别是进入21世纪以来我国粮食产量实现“十二连增”,做好安全储粮工作、保持粮食的品质、降低粮食损失意义重大。粮食的温度和水分是保持粮食品质的重要指标,粮堆通风是保持和调整粮食储存品质的常规手段。研究通风过程中粮堆内热湿耦合前沿规律,可以分析粮堆内温度和水分前沿的迁移变化,同时通过对前沿问题的分析研究预测合理的通风时间、有效降低储粮成本,从而实现经济安全储粮。
  本文以储粮通风理论和多孔介质传热传质原理为理论基础,通过CFD数值模拟的方法,结合一定的现场测试对垂直和横向通风两种通风方式下粮堆内温度和水分的前沿变化规律进行了数值模拟研究。主要研究工作如下:
  首先,结合储粮通风理论和数值模拟理论基础,对通风过程中仓内的传热传质机理进行分析,掌握通风过程中空气温度和湿度对粮食内温度和水分的影响,对热湿耦合的过程进行研究。
  其次,基于局部热平衡和多孔介质传热传质理论,结合质量守恒、动量守恒和能量守恒定律,建立能够准确描述垂直和横向通风过程中粮堆内部空气流动、水分迁移、温度变化的数学模型,在数学模型源项中体现通风过程中的热湿耦合问题,分析通风过程中温度锋面和水分锋面的移动规律,建立相应的数学模型。
  最后,对国家某高大平房式仓进行横向通风的试验测试,记录平房仓、通风笼尺寸,布置测点并使用粮情监测系统,记录粮堆内温度随时间的变化,对此次测试进行数值模拟分析,针对局地地区的气候特点,选取三种典型的通风工况,对不同通风方式不同通风条件下的通风过程进行数值模拟分析。
  研究结果表明,试验测试与数值模拟过程中温度变化和水分变化相近,说明数值模拟中建立的数学模型是准确的;相同通风工况相同通风方式下其温度前沿的移动速度要快于水分前沿的移动速度;相同通风工况不同通风方式其降温降水效果相差不大但横向通风的前沿移动速度要快于垂直通风的移动速度;不同的通风工况其通风量与前沿的速度成正比且温度和水分的分布具有一定的分层现象,通风量越小,分层越明显。
  温度和水分的前沿移动规律可建立数学模型,通过建立前沿的数学模型为粮食通风预测通风时间、合理控制成本提供依据。本文得到垂直通风和横向通风的前沿推进公式分别为φx=0.14· v-1.58(x/L)1.6和φx=0.121·v-1.722(x/L)1.1
  本论文研究成果对于提高粮食储藏的品质和安全性,提高粮食企业的经济效益、保证国家粮食战略的可持续发展具有重要的理论意义和指导意义。
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