仓储粮堆通风模型及通风过程中粮温和水分变化规律数值模拟研究

摘要

随着我国科技的迅速发展，农业逐步迈向产业化，实现农业产业化发展的重要因素之一就是粮食在使用前的适当保存。小麦堆是一种复杂的多孔介质，由于其生物特性，小麦储存受粮温、水分以及霉菌等多种因素的综合影响。其中粮温和水分是影响小麦安全储藏至关重要的两个因素。
　　为了研究小麦储存过程中粮温和水分含量的变化规律，储粮研究者们做了大量的工作。由于各种因素限制，前人主要是通过纯理论结合小尺度实验进行探究，缺乏实际储粮过程的支持。随着计算机的普遍使用，在前人的理论基础上，研究者们开发了多种模拟软件，对储粮通风过程进行计算机模拟，使粮情变化更加直观。但是这些软件在使用过程中普遍存在计算周期长、对计算机内存要求高的缺陷，在使用过程中会造成一定的困扰。
　　本文基于局部热平衡和质量平衡原理，结合小麦物理性质及空气焓湿关系，采用Fortran程序编制了一套新的储粮模型。本模型首次提出了R值，定义为：粮层内实际传递的水分与在平衡状态下传递水分之比。使水分传递更加接近实际情况，同时有效地克服了计算机软件模拟的相关缺陷。在确保模拟结果准确性的基础上，力求实现对粮情的即时响应，主要研究内容如下：
　　首先分析了国内外研究学者在小麦储藏方面的研究成果，阐述了我国的储粮现状。其次根据现有的理论成果，提出一系列假设并建立储粮通风数学模型，从小麦储存过程中粮温和水分的四种基本变化对数学模型进行理论验证。然后通过对前人小尺度实验工况的模拟验证本模型的可行性，并针对低温通风过程对相应的参数进行修正。最后在此基础上，针对横向通风和地上笼垂直通风两种通风形式，对实仓通风过程粮温和水分变化情况进行模拟，通过结果比对，验证模型的可靠性，并进一步探究储粮通风过程中粮温和水分的变化规律。
　　研究发现，该模型能较好地反映小麦通风过程中温度和水分含量的变化情况，与实际粮仓相比本模型误差在可接受范围内，充分验证了模型的准确性和可行性。本模型不仅能实现对通风过程中粮情的及时相应，通过天气分析还能对通风过程做出预判，确定最佳通风量，实现绿色科学储粮。
　　本模型与其他模型相比具有操作简单、准确性高、响应及时、对计算机配置要求低等一系列优势。但本模型尚具有发展空间，尤其是在低温通风过程中R值的选择对模拟的准确度有较大影响。进一步确定R值与粮食通风参数的具体关系对提高模型准确度具有非常重要的意义。
　　随着计算机技术的快速发展，科技为我们实现安全储粮提供了多种方法和途径，节省了大量的人力、物力和财力。本模型的提出为储粮研究工作提供了新思路，对提高小麦品质，加强粮情监控具有非常重要的应用价值。

目录

第1章 引言

1.1课题研究的背景及意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3问题的提出

1.4本文的研究内容与方法

1.5本章小结

第2章 静态粮堆通风模型的建立

2.1模型的理论基础

2.2模型的假设条件

2.3基础公式

2.4通风模型的建立

2.5本章小结

第3章储粮通风过程的数值模拟与小尺度实验结果对比分析

3.1通风实验装置及参数测定

3.2高温下的通风模拟

3.3低温下的通风实验

3.4通风过程结论及误差分析

3.5本章小结

第4章 储粮通风模型应用研究及实仓通风结果对比分析

4.1地上笼垂直通风过程的模拟研究及模型验证

4.2横向通风过程的模拟研究及模型验证

4.3本章小结

第5章 应用前景与结论展望

5.1模型应用前景

5.2结论及展望

参考文献

主要符号表

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况