储粮生态系统多场耦合传递过程数值模拟

目录
前言
第1章 粮食储藏原理简介 1
1.1 粮食储藏系统及特征 1
1.2 粮食储藏过程和设施 1
1.2.1 粮食储藏过程 1
1.2.2 粮食储藏设施 2
1.3 粮食储藏原理及安全温度和水分 4
1.4 影响粮食安全储藏的因素 5
1.4.1 外部因素的影响 6
1.4.2 内部因素的影响 7
参考文献 9
第2章 储粮生态系统多场耦合传递过程及控制方程 10
2.1 储粮生态系统中热湿传递过程 10
2.2 储粮生态系统多尺度多场耦合特征 11
2.2.1 粮粒尺度的热量传递和水分迁移 11
2.2.2 粮堆尺度的热湿传递过程 11
2.2.3 粮堆内部多场耦合特征 13
2.3 储粮生态系统多场协同模型 16
2.4 储粮生态系统多场耦合传递过程的控制方程 16
2.4.1 非通风情况下仓储粮堆内部自然对流和热湿传递模型 17
2.4.2 通风过程中粮堆流动和传热传质模型 19
2.4.3 通风时粮堆内部流动和各向异性阻力模型 20
2.4.4 虫霉发展和分布的预测模型 21
2.4.5 霉菌生长发展的预测模型 22
2.4.6 稻谷黄变模型 23
2.4.7 气调和熏蒸模型 23
参考文献 24
第3章 储粮生态系统数值模拟研究进展及其原理 25
3.1 储粮生态系统研究方法 25
3.2 储粮生态系统数值模拟研究进展 26
3.2.1 储粮通风过程中流场、温度和水分场数值模拟 28
3.2.2 非通风时储粮内部自然对流及温度梯度引起的水分迁移 28
3.2.3 气调、杀虫剂、害虫分布数值模拟 29
3.3 基于计算流体动力学的储粮生态系统数值模拟原理 29
3.3.1 计算流体动力学概述 29
3.3.2 计算流体动力学的特点 29
3.3.3 计算流体动力学的数值模拟原理 30
3.4 基于计算流体动力学的储粮生态系统数值模拟方法 31
3.4.1 储粮生态系统流动和热湿传递的数值计算过程 31
3.4.2 确定初始条件与边界条件 34
3.4.3 划分计算网格 34
3.4.4 建立离散方程 34
3.4.5 离散初始条件和边界条件 35
3.4.6 给定求解控制参数 35
3.4.7 求解离散方程 35
3.4.8 判断解的收敛性 35
3.4.9 显示和输出计算结果 36
3.4.10 数值模拟结果可靠性检验 36
3.5 基于计算流体动力学的数值模拟软件简介 36
3.5.1 前处理器 36
3.5.2 求解器 37
3.5.3 后处理器 37
3.5.4 常用的CFD商用软件 37
参考文献 39
第4章 空气和粮堆的基本性质 42
4.1 空气的物理性质 42
4.2 空气的力学特性 42
4.2.1 空气的物理状态参数 42
4.2.2 空气的热力学特性 46
4.2.3 空气动力学性质 48
4.3 粮堆的物理性质 53
4.3.1 粮堆的力学特性 53
4.3.2 粮堆的热力学特性 54
4.3.3 粮堆的吸湿性和解吸湿特性 57
4.3.4 粮堆的通风阻力 60
参考文献 60
第5章 浅圆仓密闭储粮自然对流及热湿耦合传递的研究 61
5.1 国内外仓储粮堆内自然对流和传热传质问题的研究现状 61
5.2 具有呼吸特性的吸湿性仓储粮堆内自然对流热湿耦合传递机理 62
5.2.1 密闭储存的仓储粮堆内自然对流和热湿传递的影响因素 62
5.2.2 粮堆(粮粒)的吸湿/解吸湿与水分迁移的关系 63
5.2.3 粮粒及虫霉的呼吸作用对粮堆内部热湿传递的影响 63
5.2.4 具有呼吸特性的吸湿性仓储粮堆内自然对流热湿耦合传递过程 65
5.3 粮堆自然对流热湿耦合传递的数学模型 66
5.3.1 仓储粮堆自然对流热湿耦合传递数学模型的建立 66
5.3.2 数学模型的相应处理 69
5.4 近似冬夏季条件下钢板圆筒仓内粮堆热湿耦合传递的数值模拟研究 70
5.4.1 数学模型及其验证 70
5.4.2 数学模型验证 73
5.4.3 数值研究对象和初始条件、边界条件 75
5.4.4 模拟结果与分析 76
5.4.5 研究结论 80
5.5 局地气候条件下密闭钢板圆筒仓内具有呼吸作用的粮堆内部热湿耦合传递的数值模拟研究 81
5.5.1 物理模型和模拟条件 81
5.5.2 模拟工况 81
5.5.3 模拟结果与分析 83
5.5.4 研究结论 92
5.6 钢板圆筒仓内自然对流对粮堆内热湿耦合传递的数值分析 92
5.6.1 物理和数学模型及模拟条件 92
5.6.2 初始和边界条件 95
5.6.3 结果及分析 97
5.6.4 研究结论 99
5.7 影响仓储粮堆内部自然对流和热湿传递过程的数学分析 100
5.7.1 粮堆内部自然对流和热湿传递过程的数学分析及验证 101
5.7.2 结论 108
参考文献 108
第6章 房式仓粮堆热湿耦合传递及虫霉演替的数值预测研究 110
6.1 研究背景及内容 111
6.1.1 研究背景及意义 111
6.1.2 研究内容和方法 113
6.2 粮堆内部热湿耦合传递和虫霉演替数学模型及验证 113
6.2.1 数学模型 113
6.2.2 数学模型的评价和验证研究 116
6.3 房式仓储藏稻谷过程中温度和水分变化的数值模拟和实仓验证研究 128
6.3.1 物理模型和模拟条件 129
6.3.2 模拟结果与实测结果的对比与分析 130
6.3.3 长期储藏粮食时通风降温效果的数值模拟分析 143
6.4 仓储稻谷多场耦合传递过程的模拟研究 146
6.4.1 虫霉演替和稻谷黄变的预测模型 146
6.4.2 虫霉演替和稻谷黄变的模拟结果 147
参考文献 149
第7章 储粮通风模式及其数值模拟方法 151
7.1 储粮通风的目的 151
7.2 储粮通风系统和通风模式 151
7.2.1 储粮通风的功能 151
7.2.2 通风系统组成和通风模式 152
7.2.3 通风笼(槽)布置形式及技术参数 155
7.3 粮堆内部流动及热湿传递原理 160
7.3.1 粮堆内部热湿传递特点 160
7.3.2 多孔介质内部热湿传递的描述方法 161
7.3.3 粮堆内部流动及热湿传递控制方程 161
7.4 粮堆内部流动及热湿传递数值模拟方法 165
7.4.1 流动方程的处理 165
7.4.2 水分迁移方程的处理 166
7.4.3 对流传热方程的处理 166
参考文献 167
第8章 不同通风模式房式仓粮堆温度和水分的数值模拟研究 168
8.1 就仓冷却干燥(竖向)通风过程中温度和水分变化的模拟与分析 168
8.1.1 物理模型的建立与网格划分 168
8.1.2 热湿传递过程的假设和数学模型 169
8.1.3 数值模拟工况及参数 169
8.1.4 模拟结果与分析 169
8.1.5 研究结论 172
8.2 就仓加热干燥(垂直)通风过程中温度和水分变化的模拟与分析 173
8.2.1 实验系统和工况 173
8.2.2 数学模型和数值模拟方法 174
8.2.3 模拟结果与分析 175
8.2.4 研究结论 178
8.3 通风方向对稻谷降水效果影响的数值模拟研究 178
8.3.1 实验装置和实验工况 178
8.3.2 数学模型和数值方法 180
8.3.3 模拟结果与分析 180
8.3.4 研究结论 185
8.4 通风量对储粮通风效果影响的数值预测研究 185
8.4.1 研究对象、边界条件及模拟工况 185
8.4.2 模拟结果与分析 186
8.4.3 研究结论 191
8.5 进风相对湿度对储粮通风效果影响的数值预测研究 192
8.5.1 研究对象、边界条件及模拟工况 192
8.5.2 模拟结果与分析 192
8.5.3 研究结论 196
8.6 储粮横向分布式谷冷通风的数值模拟研究 196
8.6.1 控制方程、物理模型及初始条件和边界条件 197
8.6.2 模拟结果与分析 198
8.6.3 研究结论 201
8.7 房式仓横向降温保水通风的数值模拟研究 202
8.7.1 研究对象、边界条件及模拟工况 202
8.7.2 不同进风相对湿度下的模拟结果及分析 203
8.7.3 研究结论 211
8.8 横向与竖向降温保水通风效果的对比研究 211
8.8.1 研究对象、初始条件及边界条件 212
8.8.2 不同通风模式下的模拟结果与分析 212
8.8.3 研究结论 216
8.9 房式仓双侧吸出式斜流通风数值模拟和实验的比较研究 216
8.9.1 研究对象、边界条件及模拟工况 217
8.9.2 模拟结果与分析 220
8.9.3 研究结论 224
参考文献 224
第9章 浅圆仓径向与竖向通风过程中温度和水分的数值模拟研究 225
9.1 浅圆仓径向通风系统及工作原理 225
9.1.1 浅圆仓径向通风系统 225
9.1.2 浅圆仓径向通风工艺的特点 226
9.2 浅圆仓径向通风工艺参数的数值模拟优化研究 226
9.2.1 浅圆仓径向通风数学模型 226
9.2.2 不同中心集风管形式的径向通风数值模拟分析 226
9.2.3 不同垂直支风道数量的径向通风数值模拟分析 229
9.2.4 不同垂直支风道高度的径向通风数值模拟分析 231
9.2.5 研究结论 237
9.3 浅圆仓不同装粮高度时径向与全孔板竖向通风模拟对比研究 237
9.3.1 数值模拟的物理模型 237
9.3.2 通风过程数学模型及模拟条件 238
9.3.3 模拟结果与分析 238
9.3.4 研究结论 242
9.4 浅圆仓径向和梳状地上笼竖向通风数值模拟对比研究 242
9.4.1 数值模拟对象 242
9.4.2 通风数学模型及数值模拟条件 242
9.4.3 模拟结果与分析 243
9.4.4 研究结论 246
参考文献 247