谷物颗粒物料等效介电特性的数值模拟#br#

农业物料的电磁效应基础研究在农产品微波辅助应用及器件设计中具有较好的应用价值。针对堆积型谷物颗粒物料提出了集离散元法、有限元法和平均能量法为一体的等效介电特性模拟仿真模型和数值计算方法，采用数值计算和实验测量方法验证了模型的有效性和准确性。结果表明：真实稻谷和模拟稻谷的堆积角误差为0.45%。在谷物颗粒的介电常数(2.0~10.0)、介电损耗因子(0.1~0.9)、微波频率（2.0~11.7 GHz）、湿基含水率(2.0%～19.7%)和体积分数(18.2%～88.0%)计算条件下，采用模拟模型得到的谷物物料等效介电特性的数值结果与实验测量值的最大误差小于5.0%。上述结果可为谷物类农产品的微波加工和非破坏性检测提供依据，为其他不同种类农业散粒体的介电特性模拟研究提供参考。     

微波频段下颗粒状农产品的介电特性测量与分析

介电特性在农产品微波热加工应用研究中具有重要价值。提出一种基于无校准同轴传输反射法和修正通用有效介质公式(modified general effective medium,MGEM)的农产品介电特性测量方案,以颗粒状农产品为对象,实验测量获得微波频率段内17种菜籽颗粒、杂粮颗粒和草籽颗粒的介电特性数据,对相关关键问题进行了分析和讨论。研究结果表明,该测量方案可用于测量和分析高频波段下颗粒状农产品的介电特性;室温下颗粒状农产品的介电特性与微波频率、含水(油)率之间具有相互依存关系,且满足相应的关系方程;在民用微波频率2.45 GHz和含水率M∈(2%,25%)条件下,不同种类颗粒状农产品的介电常数介于3.5～9.0之间,损耗因子介于0.1～2.0之间。相关研究为颗粒状农产品的介电特性测量提供参考,实验数据为农产品的微波干燥和无损检测装置设计提供依据,技术方法适用于小颗粒物质的介电特性测量和分析。     

基于射频加热数值模型的介电系数混合方程研究

针对农产品和食品粉状物料如何选择两相介质介电系数混合方程的问题,从介电系数应用的角度,采用射频加热数值模型分析方法,对介电系数混合方程——CRIME方程、LLLE方程、BE方程和LE方程进行研究。以脱脂奶粉为研究对象,将奶粉压缩为块状,排出颗粒间隙中空气后测得介电系数;在此基础上,分别应用4个介电系数混合方程计算得到未压缩(自然状态)的脱脂奶粉介电系数,将其应用到射频波电磁-热场耦合分析数值模型进行射频加热仿真,同时采用6kW,27.12 MHz的射频加热系统对脱脂奶粉进行射频加热试验,从仿真和试验的加热速率、表面温度大小及加热模式的对比中,得到适合计算脱脂奶粉介电系数的混合方程。研究结果表明:介电系数采用LE方程的仿真结果与试验结果最吻合。该研究方法可应用于其他农产品和食品粉状物料介电系数的研究。该数值分析模型可进一步用于射频系统加热机理及加热均匀性的研究。     

微波萃取蓝莓中花青素体系内温度与压力变化规律

为提高微波在萃取体系内利用率,解析萃取体系温度和压力变化规律,文章以蓝莓为原料,采用二次正交旋转中心组合设计试验,研究微波强度、萃取时间、乙醇浓度和料液比对蓝莓萃取体系内介电特性影响,分析介电特性变化原因,建立蓝莓萃取体系介电特性指标与微波萃取条件间回归模型和蓝莓萃取体系微波能吸收模型。依据萃取体系内介电特性变化规律,解析萃取体系内微波能吸收和温度、压力变化规律。结果表明,各工艺参数对介电常数和介电损耗因子变化影响显著;介电常数和介电损耗因子与微波能吸收及萃取体系内温度、压力正相关。为优化微波萃取工艺条件提供理论依据。     

稻谷颗粒模型离散元接触参数标定与试验

EDEM与FLUENT耦合模拟稻谷清选时,稻谷颗粒参数设置的准确性直接影响仿真结果的可信度。结合稻谷颗粒堆积角的实测试验与仿真试验,标定了稻谷颗粒模型间静摩擦系数、滚动摩擦系数2个主要接触参数。设计了堆积角形成装置,该装置采用坍塌法和注入法同时形成2种堆积角,可以减小非同时形成所引起的测量误差;创建了稻谷颗粒的离散元模型,结合堆积角的实测试验与仿真试验,建立了2个主要接触参数与2种堆积角之间的二元回归方程;以稻谷颗粒2种堆积角的实测结果作为目标值,对回归方程进行数值求解,得到颗粒模型间的静摩擦系数、滚动摩擦系数分别为0.433 6、0.161 5;设计了抛洒试验对标定后的参数进行验证,抛洒长度、宽度和近抛洒端堆积角等特征参数的实测结果与仿真结果的相对误差小于5.7%,这表明颗粒的模拟运动轨迹与实际运动轨迹基本一致,所创建的稻谷颗粒离散元模型及标定得到的接触参数可以为EDEM-FLUENT耦合仿真稻谷清选过程提供参考。     

颗粒饲料介电特性研究及含水率模型建立

为了探究颗粒饲料的介电特性,实现颗粒饲料含水率快速检测,以畜禽、水产颗粒饲料为研究对象,采用同心轴圆筒式电容器,研究了信号频率(1～200 k Hz)、温度(10～30℃)和含水率(8.8%～19.1%)对颗粒饲料相对介电常数的影响,建立了相应的含水率预测模型。结果表明,颗粒饲料的相对介电常数随着含水率和温度的增加而增加,随着测量信号频率的增加而减小;以决定系数R2和标准差SE为评价指标,通过比较,在10 k Hz下猪、禽颗粒饲料含水率模型最佳,其决定系数R2分别为0.996 6、0.998 4;在200 k Hz下,水产颗粒饲料含水率模型最佳,其决定系数R2为0.999 2。经过实验验证,预测颗粒饲料含水率的绝对误差范围在±1.1%,说明基于介电特性预测颗粒饲料含水率是可行的,为基于介电特性颗粒饲料水分检测仪的开发提供了指导意义。     

发展油菜籽生物柴油对4种主要农作物的影响

随着能源价格的上涨,国内对于以油菜籽为原料发展生物柴油存在有2种不同的观点,支持者认为油菜籽可以利用冬闲田,反对者认为会影响农产品安全.考虑在封闭条件下,建立了包括油菜籽、大豆、小麦、水稻4种作物在内的局部均衡模型,模拟了"模拟方案"(到2010年,生物柴油年产量达到2.0×105t,到2020年生物油年产量达到2.0×106t,其生产原料50%来自油菜籽)与"基准方案"(2006年作为基期,不以油菜籽为原料发展生物柴油)相比2006～2020年4种作物的供给量和价格的变化.在"模拟方案"下,油菜籽、稻谷和大豆的种植面积分别增加0.71%～28.43%、0.08%～0.98%和0.17%～2.88%,而小麦的种植面积减少0.05%～8.33%;油菜籽、小麦、稻谷和大豆的价格分别增长8.57%～500.00%、0.46%～237.72%、5.04%～37.19%和0.95%～17.36%.     

2450MHz频率下含盐凝胶琼脂的介电特性

本文通过对水分含量９９％的含盐琼脂（盐浓度：０．１,０．２,０．３,０．４,０．５,１,１．５,２）的介电特性值测定,研究了在１０～７５℃范围中盐浓度对高水分凝胶琼脂在介电特性所产生的影响,并进一步讨论了食品微波加热中,采用含盐琼脂在介电性质上对真实食品进行模拟的可能性,扩大在液晶感温法进行食品内温度分布研究的适用范围。     

典型农业物料碰撞接触损伤机理及应用研究进展

农业物料在收获、加工和运输等过程中易出现碰撞损伤,直接影响农产品质量。深入研究其碰撞损伤机理对于降低农业物料损伤具有重要意义。农业物料损伤来源主要为碰撞接触损伤,为了解典型农业物料碰撞损伤机理,在研究大量国内外文献的基础上,基于撞击式损伤原理,针对农业物料碰撞损伤机理综述了经典接触力学中小变形碰撞接触的研究现状和典型物料碰撞接触的损伤规律,从碰撞理论、碰撞模型、碰撞检测及数值仿真等方面,分别阐述了脱粒型、脱壳型和柔性果型农业物料碰撞特性的研究进展和技术难点,并探讨了典型农业物料在逆向建模、碰撞损伤模型改进、碰撞算法改进以及开发高精度损伤传感器等方面研究的可能性,为农业工程装备设计及改进提供参考。     

2450MHz频率下含盐凝胶琼脂的介电特性

本文通过对水分含量９９％的含盐琼脂（盐浓度：０．１,０．２,０．３,０．４,０．５,１,１．５,２）的介电特性值测定,研究了在１０～７５℃范围中盐浓度对高水分凝胶琼脂在介电特性所产生的影响,并进一步讨论了食品微波加热中,采用含盐琼脂在介电性质上对真实食品进行模拟的可能性,扩大在液晶感温法进行食品内温度分布研究的适用范围。     

基于EEPA接触模型的土壤耕作特性模拟及颗粒球型影响分析

采用EEPA(Edinburgh elssto-plastic adhesion)接触模型模拟土壤耕作特性,探究颗粒球型对土壤离散元模型仿真精度及计算效率的影响。测定了室内土槽土壤的静态堆积角、轴向压力、耕作阻力、耕作堆积角等土壤特性参数,确定并优化了单球土槽土壤离散元模型仿真参数。建立土槽土壤-挖掘犁铲离散元耦合仿真模型并进行仿真参数验证,耕作阻力模拟值与实测值误差为1.70%。以13 mm为等效粒径确定了单球、双球、三球、四球等4种土壤颗粒的外形尺寸,采用单球、单球变粒径、双球、三球、四球、多球混合等填充方式建立了6种虚拟土槽,以耕作阻力、耕作堆积角、仿真时间为试验指标开展挖掘犁铲耕作过程仿真试验。试验结果表明:6种虚拟土槽的耕作阻力模拟值与实测值相对误差均小于8%,能够满足耕作阻力模拟要求;耕作堆积角模拟值与实测值相对误差为2.32%~20.32%,单球变粒径、四球、多球混合等虚拟土槽耕作堆积角相对误差均小于10%;单球土槽挖掘犁铲耕作仿真时间约为80.44 min,受土壤颗粒填充数量、接触关系及颗粒球型等因素影响,其他填充条件下仿真时间均有显著增加。综合考虑仿真精度及计算效率,土壤耕作阻力模拟时虚拟土槽宜采用单球颗粒填充方式,耕作堆积角模拟时虚拟土槽宜采用四球或多球混合填充方式建立。该研究为土壤-机具互作离散元仿真的建模,EEPA接触模型的参数选择,颗粒球型及填充方法的确定提供了依据和参考。     

长三角地区市场常见农产品中40种真菌毒素的污染状况和特征分析

[目的]分析长三角地区市场小麦、玉米、稻谷、番茄和桃等常见农产品中真菌毒素的污染水平和特征,为农产品安全监管提供科学依据.[方法]于2019年从长三角地区三省一市(江苏、浙江、安徽和上海)的超市、农家和农贸市场等抽样采集农产品720份,包括120份小麦、150份玉米、150份稻谷、150份番茄和150份桃.谷物样品先后...     

多孔介质数值仿真模型研究

多孔介质材料广泛应用于石油与化工等工程领域,该材料以其特殊的结构属性使得数值模型的建立较为困难,建立有效的多孔介质数值仿真模型能提高数值计算的精度。利用Workbench的Fluent流体仿真软件建立了直排颗粒堆积模型、叉排颗粒堆积模型和毛细管模型以模拟多孔介质材料,并基于k-ε湍流模型分别模拟了上述3种模型下的单相流流动特性,监测了3种模型的进出口压力,从而得出进出口的压差。3种模型的进出口压差对比发现,叉排颗粒堆积模型具有较大的流动阻力,毛细管模型的流动阻力最小。     

川优6203示范表现及高产栽培技术

水稻是我国最主要的粮食作物,约50%的农户从事稻作生产,其播种面积约占我国粮食总面积的27%,稻谷产量占全国谷物总产的40%以上。当今社会经济发展总体水平和农业生产力水平日益提高,农业发展正由数量型向质量型转变,绿色浪潮正在全球蓬勃兴起,优质安全农产品将成为农产品贸易的主流。近年来,随着人民生活水平的提高和生活质量要求的多样化,我国稻     

土壤介电特性与其影响因素的相关性研究

以北京市海淀区八家试验苗圃的黏壤土为研究对象,使用矢量网络分析仪NA7300A和平行板技术,探索40~150 MHz频率范围内,土壤体积含水率(6%~36%)、土壤尿素含量(0~1%)、土壤容重(1.2~2.6 g·cm-3)、温度(10~50℃)和含盐量(0~0.42%)对土壤介电特性的影响,并构建表征土壤介电特性的电抗估算模型。结果表明:土壤体积含水率在6%~30%范围内,不同测试频率下,电抗与含水率均具有良好的线性关系,电抗随含水率的增加而增大,当测试频率为100 MHz时,二者的线性度尤其好,决定系数(R2)大于0.97;尿素不会引起电抗值有规律的改变;随着土壤容重、含盐量增大以及温度升高,电抗增大。以电抗为因变量,含水率、容重、温度、含盐量、测试频率为自变量建立的多元线性回归模型的判定系数(R2)为0.92,概率P值小于显著性水平0.05,说明该模型可作为土壤介电特性估算模型,用于北京地区粘壤土的介电特性研究。     

介电特性土壤水分测定方法研究进展

介电特性被证明是研究土壤水分测定最有价值的参数,因为介电特性与土壤水分有着非凡的联系。电容传感器、时域反射仪(TDR)、频域反射仪(FDR)、中子法、电阻和电导率都能提供解释土壤含水量的介电特性谱。然而,由于不同土壤类型土壤介电特性的复杂性,在不同尺度上实现土壤水分高精度测定,仍然面临巨大挑战。本文综述了介电特性在土壤水分快速测定中的地位和几种典型介电特性土壤水分测定方法的研究进展,分析了介电特性土壤水分快速测定方法所涉及的难点,提出了消除土壤类型等影响介电特性土壤水分测定的差分解释法新思路,并对介电特性土壤水分测量技术发展进行了总结,指出了未来的研究方向。     

管道内水合物浆流动的数值模型

考虑水合物浆相间相互作用、粒径分布、固相黏度、最大内相堆积率等基本物性,基于EulerEuler双流体模型,建立描述管道内水合物浆流动的数值模型,并对水合物浆的粒径特性、阻力特性进行分析。结果表明:与Mulhe粒径模型相比,Camargo粒径模型考虑了水合物聚结体间的相互作用,粒径模拟值与实验值更为接近;颗粒动力学模型对水合物浆湍流流动时颗粒间剪切作用的刻画较为准确,但在描述水合物浆层流流动时误差较大,而基于Brinkman方程、Ostwald方程的黏度模型因与水合物体积分数、剪切速率间存在耦合关系,对水合物浆湍流、层流流动阻力特性的预测效果较为理想。建立的数值模型可以为水合物浆安全流动研究及工程应用提供支持。     

基于微波干燥的黑莓介电特性研究

以黑莓为对象,利用网络分析仪测量并研究了频率（1～3 000 MHz）、黑莓含水率（20%～80%）和温度（20～100 ℃）对相对介电常数ε′和介质损耗因数ε″的影响;计算了微波穿透深度,并分析频率、含水率和温度对其的影响;建立了部分频率下黑莓介电参数与主要影响因素的关系模型,检验了基于介电参数预测含水率的精度和可行性。结果表明,在1～3 000 MHz频率段内,黑莓的介电常数ε′和介电损耗因子ε″都随频率的增大而减小;ε′随含水率的增大而增加,但随温度的增大而减小;ε″随含水率的增大而下降,但随温度的增大而增加;能量穿透深度随温度、频率的升高而降低,随含水率的升高而增加。可用二元二次方程描述介电参数和主要影响因素的关系,且各模型的决定系数皆大于0.96。所构建的模型可以很好地描述黑莓的介电参数与各主要影响因素的关系,说明基于介电参数和温度预测黑莓的含水率是可行的。     

小缸径直喷式柴油机燃烧与NOx排放物仿真

利用FLUENT对柴油机在标定工况下的燃烧过程与NOx排放进行数值模拟研究.通过实验确定多维计算的边界条件,然后利用FLUENT中的燃烧模型定制边界条件、定义物理模型,完成缸内燃烧模拟.模拟结果与实验结果相吻合,标定工况下,误差不超过6%.研究结果表明,采用柴油机燃烧多维计算模型模拟缸内燃烧过程与NOx排放是一种有效的研究策略,为柴油机燃烧性能的研究提供一种可靠的手段.     

世界粮食形势分析与展望

１９９９年世界谷物产量比上年略有减少 ,国际贸易量比上年增加 ,谷物库存量减少 ,谷物出口价格降到近５年来的最低水平。一、谷物产量１９９９年世界谷物产量２０ ６８亿ｔ（稻谷按大米计算为１８ ７２亿ｔ） ,高于过去５年平均数 ,但比上年减少１９９０万ｔ,即减产１%。其中小麦５ ８９亿ｔ,同比减少１%;粗粮８ ８６亿ｔ,同比减少２ ８ %;稻谷５ ９３亿ｔ,同比增加１ ９%(表１)。１９９９年谷物产量从地区看有增有减 ,南美洲和大洋洲比上年增产 ;北美洲、欧洲、非洲比上年减产 ;亚洲与上年持平。从主要谷物生产国看１９９９年谷物产量 :中…