基于热流固耦合木材干燥介质分布均匀性改善研究

摘要

随着木材干燥设备技术水平提高以及木材干燥系统集成度增加，木材干燥过程中多场耦合作用影响越来越显著，使得干燥设备的设计与优化变得越来越复杂，迫切需要引入木材干燥设备先进分析、优化和设计方法。
　　本文在理论分析基础上，针对木材干燥系统耦合作用的复杂性，提出了数值模拟技术与多场耦合分析相结合的方法;以提高木材干燥室内风速分布均匀性为目的，进行以随机有限元理论为基础，将导流板安装角度作为随机扰动量的模拟分析;最后进行试验验证。
　　研究木材干燥室内空气循环特性，分析影响木材干燥因子，建立了木材干燥过程水分迁移方程和热传导方程，采用材性法确定桦木板干燥基准。
　　建立了干燥室耦合耦合模型，利用Fluent软件对木材干燥室模型进行仿真分析，得出不同进口风速条件下，干燥室内速度和温度分布云图，进行热流耦合研究。
　　考虑到影响木材干燥的因素有很多，提出随机摄动有限元理论和数学统计相结合的分析方法，将导流板安装角度做为随机扰动量，结合数值模拟技术，研究出干燥室内风速分布宏观状况，并进行流固耦合分析。
　　通过试验型小型木材干燥室对材堆进、出口风速进行监测。监测结果表明:试验数据与数值分析相近，证明仿真模拟的准确性;导流板装置能改善材堆风速分布均匀性，合理设计导流板将会成为提高干燥效率的有效途径。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外木材干燥技术研究现状与发展趋势

1．3 数值模拟技术在干燥设备研究中应用现状

1．4 研究内容

2 木材干燥室空气流动特性及干燥机理

2．1 木材干燥室内空气流动方式

2．2 干燥室物理模型及其内部循环特点

2．3 木材干燥机理

2．3．1 影响木材干燥的外在因子

2．3．2 影响木材干燥的内在因子

2．3．3 木材水分迁移方程和热传导方程

2．4 木材干燥基准

2．5 本章小结

3 木材干燥介质分布数值模拟与耦合研究

3．1 数值模拟基础理论

3．1．1 计算流体力学简介

3．1．2 Fluent软件简介

3．2 木材干燥室模型建立

3．2．1 木材干燥室耦合建模

3．2．2 干燥室简化模型

3．2．3 木材干燥室计算模型

3．3 基于Fluent木材干燥介质热流耦合研究

3．4 本章小结

4 基于随机摄动法木材干燥室流固耦合研究

4．1 木材干燥室的多系统分析

4．2 随机摄动法

4．2．1 随机摄动法应用

4．2．2 随机扰动量统计特性分析

4．3 木材干燥系统的随机扰动量对木材干燥速率影响研究

4．3．1 导流板扰动实现

4．3．2 随机扰动量对木材干燥速率影响研究

4．4 本章小结

5 木材干燥室风速试验研究

5．1 试验测试装置

5．2 监测结果与分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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