預(yù)冷是采后新鮮果蔬進(jìn)入冷鏈低溫環(huán)境的第一環(huán)節(jié),也是確保后續(xù)冷鏈各環(huán)節(jié)（冷藏、運輸、銷售環(huán)節(jié)）果蔬質(zhì)量和安全,延長果蔬貨架期,擴大銷售范圍以及提升冷鏈物流全鏈條經(jīng)濟效益的關(guān)鍵,因此對采后新鮮果蔬進(jìn)行及時預(yù)冷也已成為當(dāng)今冷鏈物流運營商的一項必備增值業(yè)務(wù)。本文以富士蘋果差壓預(yù)冷過程為例,構(gòu)建果品、通風(fēng)箱體與襯墊真實三維模型,利用計算流體力學(xué)（computational fluid dynamics,CFD）數(shù)值模擬仿真與現(xiàn)場實驗相結(jié)合的方式對蘋果預(yù)冷過程從微觀的冷空氣流動、熱量和質(zhì)量傳遞到宏觀的果品冷害、水分流失以及預(yù)冷過程能耗量上進(jìn)行全面地、細(xì)節(jié)性地研究和分析,同時以獲取的大量模擬數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,這對于便捷地預(yù)冷性能綜合性評估、預(yù)冷操作控制的決策優(yōu)化及預(yù)冷過程的智能化控制的進(jìn)一步實現(xiàn)提供了可靠的參考價值。本論文的主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新主要集中在以下3個方面:（1）高精度CFD數(shù)值模型的構(gòu)建:以小型冷庫為試驗平臺并構(gòu)建其三維實體模型,通過CFD模擬仿真對比分析6種不同湍流模型（standardκ-ε,RNGκ-ε,Realizableκ-ε,standardκ-ω,SSTκ-ω,... 

【文章來源】：北京工業(yè)大學(xué)北京市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 CFD數(shù)值模擬在采后果蔬預(yù)冷中的應(yīng)用
        1.2.2 CFD多孔介質(zhì)模型的應(yīng)用
        1.2.3 CFD直接數(shù)值模型的應(yīng)用
        1.2.4 CFD數(shù)值模擬的優(yōu)勢與不足
        1.2.5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)產(chǎn)品中的應(yīng)用
        1.2.6 存在問題及趨勢分析
    1.3 本文主要研究目標(biāo)與內(nèi)容
        1.3.1 研究目標(biāo)
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 論文創(chuàng)新
    1.4 本文結(jié)構(gòu)安排
第2章 CFD湍流模型比較分析及最佳湍流模型選取
    2.1 模型構(gòu)建與網(wǎng)格化
        2.1.1 物理模型
        2.1.2 數(shù)學(xué)模型與6種湍流模型
        2.1.3 實驗方法與數(shù)值方法
        2.1.4 初始條件與邊界條件
        2.1.5 網(wǎng)格劃分
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 溫度平均值比較
        2.2.2 風(fēng)速值比較
    2.3 本章小結(jié)
第3章 基于球體模型的蘋果接觸點局部處理方式比較
    3.1 物理模型與網(wǎng)格化分
        3.1.1 單果模型
        3.1.2 兩果模型
    3.2 數(shù)學(xué)模型與能量模型構(gòu)建
        3.2.1 數(shù)學(xué)假設(shè)與控制方程
        3.2.2 初始與邊界條件
        3.2.3 物性參數(shù)
    3.3 實驗方法
        3.3.1 CFD模擬
        3.3.2 驗證方法
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 單果模型
        3.4.2 兩果模型
        3.4.3 實驗驗證
    3.5 本章小結(jié)與討論
第4章 不同結(jié)構(gòu)蘋果包裝箱預(yù)冷性能比較
    4.1 箱體物理模型構(gòu)建
    4.2 數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 模型假設(shè)與控制方程
        4.2.2 初始條件與邊界條件
        4.2.3 離散化與網(wǎng)格敏感性分析
    4.3 冷卻性能評估
        4.3.1 冷卻速率
        4.3.2 冷卻均勻性
        4.3.3 冷卻能耗量
    4.4 預(yù)冷試驗
        4.4.1 實驗設(shè)計
        4.4.2 果品質(zhì)量評估
        4.4.3 實驗設(shè)備參數(shù)及相關(guān)物性參數(shù)
        4.4.4 模型驗證
    4.5 結(jié)果與分析
        4.5.1 模型驗證
        4.5.2 冷卻速率和冷卻均勻性
        4.5.3 不同送風(fēng)速率所需能耗量比較
    4.6 本章小結(jié)
第5章 堆棧方式下蘋果預(yù)冷性能分析與驗證
    5.1 托盤化果品物理模型構(gòu)建
        5.1.1 果品、包裝箱與托盤
        5.1.2 預(yù)冷實驗
        5.1.3 實驗測量
        5.1.4 果品質(zhì)量評估
    5.2 數(shù)值模擬仿真
        5.2.1 模型假設(shè)
        5.2.2 邊界條件設(shè)置
        5.2.3 網(wǎng)格化及數(shù)值模擬方法
        5.2.4 冷卻速率與均勻性評估
        5.2.5 預(yù)冷系統(tǒng)能耗評估
    5.3 結(jié)果與分析
        5.3.1 冷卻速率
        5.3.2 冷卻均勻性
        5.3.3 預(yù)冷系統(tǒng)能耗量
        5.3.4 果品質(zhì)量損失評估
        5.3.5 實驗驗證
    5.4 本章小結(jié)
第6章 基于拉格朗日插值法的粒子群算法單目標(biāo)尋優(yōu)能力優(yōu)化
    6.1 粒子群算法
        6.1.1 基本粒子群算法
        6.1.2 粒子群算法的相關(guān)變體
    6.2 粒子群算法的改進(jìn)
        6.2.1 自適應(yīng)慣性權(quán)重
        6.2.2 拉格朗日插值法在改進(jìn)粒子群算法中的應(yīng)用
        6.2.3 收斂粒子的高斯突變
    6.3 實驗研究
        6.3.1 基準(zhǔn)測試函數(shù)
        6.3.2 不同算法之間的比較及參數(shù)設(shè)置
        6.3.3 實驗結(jié)果
    6.4 本章小結(jié)
第7章 基于改進(jìn)粒子群算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建蘋果預(yù)冷性能預(yù)測模型及系統(tǒng)實現(xiàn)
    7.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計
        7.1.1 樣本數(shù)據(jù)獲取
        7.1.2 模型構(gòu)建
        7.1.3 模型訓(xùn)練方法
        7.1.4 模型驗證
    7.2 系統(tǒng)開發(fā)
        7.2.1 系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)
        7.2.2 系統(tǒng)實現(xiàn)過程
        7.2.3 系統(tǒng)功能及意義
    7.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
    結(jié)論
    展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間所取得的研究成果
攻讀博士學(xué)位期間參與科研項目
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]送風(fēng)風(fēng)速對蘋果差壓預(yù)冷性能的影響[J]. 韓佳偉,趙春江,楊信廷,錢建平,邢斌,范蓓蕾.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2015(11)
[2]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鮮雞蛋貨架期預(yù)測模型[J]. 劉雪,李亞妹,劉嬌,鐘蒙蒙,陳余,李興民.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2015(10)
[3]冷鏈物流研究中的計算流體力學(xué)數(shù)值模擬技術(shù)[J]. 趙春江,韓佳偉,楊信廷,錢建平,劉壽春.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2015(03)
[4]基于遺傳BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核桃破裂功預(yù)測模型[J]. 張宏,馬巖,李勇,張銳利,張學(xué)軍,張銳.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(18)
[5]包裝對食品凍結(jié)過程的影響研究[J]. 王貴強,鄒平華,劉明生,劉永鑫.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2014(07)
[6]包裝箱內(nèi)層裝果品差壓預(yù)冷溫度場的數(shù)值模擬與驗證[J]. 陳秀勤,盧立新,王軍.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2014(12)
[7]基于CFD的冷藏車車廂內(nèi)部溫度場空間分布數(shù)值模擬[J]. 趙春江,韓佳偉,楊信廷,錢建平,邢斌.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2013(11)
[8]基于CFD數(shù)值模擬的冷藏車節(jié)能組合方式比較[J]. 韓佳偉,趙春江,楊信廷,錢建平,邢斌,范蓓蕾.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2013(19)
[9]BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合有效積溫預(yù)測速凍水餃變溫冷藏貨架期[J]. 潘治利,黃忠民,王娜,張卓,謝新華,索標(biāo),盧邦貴,艾志錄.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2012(22)
[10]荔枝壓差預(yù)冷包裝箱內(nèi)氣流場模擬與試驗[J]. 楊洲,陳朝海,段潔利,呂恩利,劉燦成,王亮.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2012(S1)



本文編號：3334676