糧食問題是世界性問題,改革開放以來我國成功地解決了十幾億人口的吃飯問題,取得了舉世矚目的成就。在新的形勢下糧食安全面臨新的挑戰(zhàn),特別是進(jìn)入21世紀(jì)以來我國糧食產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)“十二連增”,做好安全儲糧工作、保持糧食的品質(zhì)、降低糧食損失意義重大。糧食的溫度和水分是保持糧食品質(zhì)的重要指標(biāo),糧堆通風(fēng)是保持和調(diào)整糧食儲存品質(zhì)的常規(guī)手段。研究通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)熱濕耦合前沿規(guī)律,可以分析糧堆內(nèi)溫度和水分前沿的遷移變化,同時通過對前沿問題的分析研究預(yù)測合理的通風(fēng)時間、有效降低儲糧成本,從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全儲糧。本文以儲糧通風(fēng)理論和多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)原理為理論基礎(chǔ),通過CFD數(shù)值模擬的方法,結(jié)合一定的現(xiàn)場測試對垂直和橫向通風(fēng)兩種通風(fēng)方式下糧堆內(nèi)溫度和水分的前沿變化規(guī)律進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。主要研究工作如下：首先,結(jié)合儲糧通風(fēng)理論和數(shù)值模擬理論基礎(chǔ),對通風(fēng)過程中倉內(nèi)的傳熱傳質(zhì)機(jī)理進(jìn)行分析,掌握通風(fēng)過程中空氣溫度和濕度對糧食內(nèi)溫度和水分的影響,對熱濕耦合的過程進(jìn)行研究。其次,基于局部熱平衡和多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)理論,結(jié)合質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒定律,建立能夠準(zhǔn)確描述垂直和橫向通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部空氣流動、水分遷移、溫度變化的數(shù)學(xué)模型,在數(shù)學(xué)模型源項(xiàng)中體現(xiàn)通風(fēng)過程中的熱濕耦合問題,分析通風(fēng)過程中溫度鋒面和水分鋒面的移動規(guī)律,建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。最后,對國家某高大平房式倉進(jìn)行橫向通風(fēng)的試驗(yàn)測試,記錄平房倉、通風(fēng)籠尺寸,布置測點(diǎn)并使用糧情監(jiān)測系統(tǒng),記錄糧堆內(nèi)溫度隨時間的變化,對此次測試進(jìn)行數(shù)值模擬分析,針對局地地區(qū)的氣候特點(diǎn),選取三種典型的通風(fēng)工況,對不同通風(fēng)方式不同通風(fēng)條件下的通風(fēng)過程進(jìn)行數(shù)值模擬分析。研究結(jié)果表明,試驗(yàn)測試與數(shù)值模擬過程中溫度變化和水分變化相近,說明數(shù)值模擬中建立的數(shù)學(xué)模型是準(zhǔn)確的；相同通風(fēng)工況相同通風(fēng)方式下其溫度前沿的移動速度要快于水分前沿的移動速度；相同通風(fēng)工況不同通風(fēng)方式其降溫降水效果相差不大但橫向通風(fēng)的前沿移動速度要快于垂直通風(fēng)的移動速度；不同的通風(fēng)工況其通風(fēng)量與前沿的速度成正比且溫度和水分的分布具有一定的分層現(xiàn)象,通風(fēng)量越小,分層越明顯。溫度和水分的前沿移動規(guī)律可建立數(shù)學(xué)模型,通過建立前沿的數(shù)學(xué)模型為糧食通風(fēng)預(yù)測通風(fēng)時間、合理控制成本提供依據(jù)。本文得到垂直通風(fēng)和橫向通風(fēng)的前沿推進(jìn)公式分別為φx=0.14·v-1.58(x/L)1.6和φx=0.121·v-1.722(x/L)1.1。本論文研究成果對于提高糧食儲藏的品質(zhì)和安全性,提高糧食企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、保證國家糧食戰(zhàn)略的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論意義和指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S379
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 儲糧通風(fēng)熱濕傳遞國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究主要內(nèi)容及方法
第二章 通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部熱濕遷移數(shù)學(xué)模型建立及數(shù)值模擬方法
    2.1 儲糧機(jī)械通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部的流動
    2.2 儲糧機(jī)械通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部的熱濕遷移
    2.3 儲糧機(jī)械通風(fēng)過程中數(shù)學(xué)模型的建立
    2.4 儲糧機(jī)械通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部流動、熱濕鋒面遷移模型的建立
    2.5 儲糧機(jī)械通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)部流動、熱濕鋒面遷移數(shù)值模擬方法
    2.6 本章小結(jié)
第三章 物理模型建立及通風(fēng)條件設(shè)置
    3.1 物理模型及通風(fēng)工況選擇
    3.2 儲糧通風(fēng)熱物性參數(shù)及邊界條件
    3.3 本章小結(jié)
第四章 橫向谷冷通風(fēng)試驗(yàn)及數(shù)值模擬驗(yàn)證
    4.1 負(fù)壓橫向谷冷通風(fēng)試驗(yàn)
    4.2 試驗(yàn)的仿真過程及模型驗(yàn)證
    4.3 本章小結(jié)
第五章 儲糧通風(fēng)過程中糧堆內(nèi)空氣流動、熱濕耦合傳遞及熱濕鋒面遷移規(guī)律的數(shù)值模擬和分析
    5.1 橫向通風(fēng)糧堆內(nèi)空氣流動、熱濕耦合傳遞及熱濕鋒面遷移規(guī)律數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    5.2 垂直通風(fēng)糧堆內(nèi)空氣流動、熱濕耦合傳遞及熱濕鋒面遷移規(guī)律數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    5.3 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 研究結(jié)論
    6.2 建議
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2864475