基于玉米通风阻力试验的Ergun模型修正

为了提高玉米干燥的数值模拟的准确性,结合试验对数值模拟中选用描述玉米通风阻力的传统模型进行完善。为此,将玉米层视为多孔介质区域进行分析,从而确定选用的阻力方程为最常用的Ergun方程;因不同风速选用的湍流模型不同,试验数值与Ergun计算值出入很大,因而对Ergun方程进行修正,按区间引入影响因子,合理化修正完善传统Ergun模型,得到更适用于玉米通风阻力的数学模型。最后,结合修正后的模型分析研究玉米层厚度、给定风速及孔隙率对通风阻力的影响。     

喷灌系统灌水技术参数优化

为探索大尺寸半固定式喷灌系统适宜的灌水技术参数,通过田间试验研究不同工作压力、不同喷头间距以及不同风速组合条件下大尺寸半固定式喷灌灌水均匀度。试验结果表明,在推荐工作压力范围内,单喷头的喷灌均匀度系数随着工作压力的增加呈提高趋势;无风环境下,工作压力为425 k Pa时,喷头间距不大于35和39 m时,灌水均匀度可以达到90%和80%以上,喷头间距控制在35~39 m比较适宜;风速在0~1、1~3和3~5 m/s范围内,喷灌灌水均匀度达到75%以上的喷头间距组合分别为不大于39、30和20 m,说明风速在0~1和1~3 m/s范围时,喷头适宜间距分别为39和30 m,当风速超过3 m/s时,风速是影响喷灌均匀度系数的主要因子。大尺寸半固定式喷灌系统适宜的间距为30~39 m。     

微灌石英砂滤层清洁压降计算参数确定与分析

清洁压降是微灌石英砂滤层的重要指标,为了确定石英砂滤层清洁压降经验公式的计算参数,并确定最有效的过滤速度和最有效清洁压降,在对2种石英砂滤层进行清水过滤试验的基础上,利用对Ergun型方程进行无量纲化的方法,确定了石英砂滤层的流态分区。根据多孔介质流体流动特性,给出了经验系数的计算公式,并进行了试验验证。在此基础上,对清洁压降变化规律进行了分析,探讨了最有效的过滤速度和最有效清洁压降计算方法,构建了过滤效果函数,用过滤效果函数计算了最有效过滤速度与最有效阻力压降,得出2种滤层最有效的过滤速度分别为0.018 7 m/s和0.020 7 m/s,相应的最有效清洁压降分别为3 760 Pa和4 202 Pa。     

空气净化机净化动力学分析及气流场数值模拟

采用动力学方法分析空气净化机理,对过滤网在吸收过程中的阻力进行了理论推导,为空气净化机滤纸、进出口风道的优化设计提供依据.从空气净化机内部气流场出发,建立内部气流场的几何模型,以多孔介质模型来模拟过滤网;通过Fluent软件数值模拟空气净化机内部气流,分析了进口风速在1～5m/s变化过程中,不同高度(0.05,0.10,0.15m)截面上的压力场和速度场变化.结果表明:风速在1～2m/s时,气流稳定;HEPA滤纸在高度为0.10m截面上对气流的阻力最大.为了获得更好的内部气流场,应尽量增大进风口和出风口的面积,使之覆盖的面积与主流风道大体一致,这样可减少涡流现象,并可降低出风口处的气流叠加效应.通过Fluent软件模拟效果良好,可为实际使用中的现场流场问题提供理论指导.     

空气净化机净化动力学分析及气流场数值模拟

采用动力学方法分析空气净化机理,对过滤网在吸收过程中的阻力进行了理论推导,为空气净化机滤纸、进出口风道的优化设计提供依据.从空气净化机内部气流场出发,建立内部气流场的几何模型,以多孔介质模型来模拟过滤网;通过Fluent软件数值模拟空气净化机内部气流,分析了进口风速在1 ～5 m/s变化过程中,不同高度(0.05,0.10,0.15 m)截面上的压力场和速度场变化.结果表明:风速在l ～2 m/s时,气流稳定;HEPA滤纸在高度为0.10m截面上对气流的阻力最大.为了获得更好的内部气流场,应尽量增大进风口和出风口的面积,使之覆盖的面积与主流风道大体一致,这样可减少涡流现象,并可降低出风口处的气流叠加效应.通过Fluent软件模拟效果良好,可为实际使用中的现场流场问题提供理论指导.     

圆拱型连栋温室自然通风流场CFD模拟

采用Ansys公司的FLUENT软件,建立温室的三维模型,研究了自然通风条件下平行于温室走向和垂直于温室走向两个风向,两种不同风速下温室内部及温室之间风流场的分布特点。模拟结果表明:当风速较小(1.6m/s)时,温室内风向复杂,出现低速涡旋,当风速较高(5.2m/s)时,温室内风向基本按原方向前进,风速逐渐减弱;当温室外风速为1.6m/s时,温室内大部分区域的风速在0.2m/s左右,当温室外风速为5.2m/s时,温室内大部分区域的风速在1.0m/s左右;连栋温室群中各部位温室的通风情况相差较大,前栋温室内风速明显高于后栋。该研究结果可作为温室生产与设计的参考依据。     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

气调保鲜运输车通风系统阻力特性试验

针对液氮气调运输保鲜环境对运输厢体和通风系统的要求,设计了气调保鲜运输车通风系统试验装置。研究了通风风速、开孔隔板开孔率、堆栈方式、回风道长度等因素对气调保鲜运输车通风系统压力损失及能耗的影响,分析了通风系统的阻力特性。结果表明：通风系统的阻力特性可用Ramsin方程表述,通风系统的压差随风速的增大而增大;风速相同时,压差随开孔率的增大而减小;保鲜室内压差分布较均匀;满箱、留中间空隙和留两侧空隙等3种堆栈方式对压力损失的影响不明显;无回风道时压力损失比有回风道时小;气调保鲜运输车开孔隔板的开孔率大于3.89%时,通风系统的压力损失小且能耗较低。     

苹果强制通风预冷试验

对苹果强制通风预冷过程进行了试验研究.考察了湿冷空气风速、相对湿度和温度以及预冷筐空隙率对预冷时间的影响.结果表明,预冷的最佳操作风速为1.5 m/s.采用低温高湿(温度4℃,相对湿度80%以上)气流对苹果进行预冷能取得良好的效果.当风速达到1.5m/s以上时,空隙率的改变对预冷时间影响不大;而风速小于0.75 m/s时.空隙率增加会明显减少预冷时间.     

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟

以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件,基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示,模拟值与实测值均方根误差RMSE为0.688℃,最大相对误差为8.9%,平均相对误差为2.8%,所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看,温室内温度和室外温度变化趋势一致,室内温度和室外温度平均温差3.09℃;当室外风速从0.81 m/s跃变至1.2 m/s,风向由西南偏南变为西时,温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式,温室东侧上部气流速度明显增加,除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0~0.1 m/s的范围内,温室通风入口处x=1.5 m截面和作物冠层y=1.4 m截面平均温度在180 s内分别下降了1.87℃和0.92℃,室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。