基于微流体动力学的茶叶水分散失研究

摘要

茶叶的干燥，目前主要依靠经验来判断干燥程度，对于茶叶内部的水分散失机理仍然很模糊，很难控制茶叶水分散失的速率，致使加工出的茶叶品质难以控制。本文基于微流体动力学从微观层面对茶叶的水分散失过程进行研究，以指导生产实践。
　　茶叶内部细胞、导管等结构属于微米级别，宏观流体理论不再适应该尺度下的流体运动规律，本文利用微流体动力学理论针对茶叶的水分散失进行了研究，主要的研究内容和成果如下：
　　1.探究茶叶内部的生理结构以及化学成分，构建出茶叶的微观仿真模型，包括单个细胞水分散失模型、多个细胞水分散失模型、叶片断面水分散失模型。
　　2.基于微流体动力学理论推导出流体流速与输入能量的线性关系方程，引入多孔介质理论，推导出茶叶水分散失过程中的气相和液相流体运动方程。
　　3.使用FLUENT软件仿真茶叶的单个细胞模型、多个细胞模型、叶片断面模型水分散失的过程，绘制出了在不同温度、风速和空气湿度条件下茶叶叶片断面模型与时间的关系曲线，失水速率与温度的关系曲线，得出叶片断面模型与时间的线性关系方程，失水速率与温度的指数关系方程。
　　4.用实验对茶叶叶片断面水分散失模型进行间接验证，将茶叶鲜叶在给定条件下进行实验，用控制变量法分别对温度、风速和空气湿度进行实验，得出了茶叶鲜叶含水率与时间的关系曲线和线性方程，失水速率与温度的关系曲线和指数方程。实验数据同仿真数据对比，相对误差9.2％。
　　本文通过上述研究，对茶叶鲜叶在给定条件下的水分散失进行了研究，对茶叶加工有很好的指导作用，能够更好的通过改变外界环境来控制茶叶鲜叶的失水速率。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的背景、目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容和预期目标

第2章 微流体动力学理论

2.1 宏观流体

2.2 微流体

2.3 低雷诺数流体

2.4 多孔介质流体方程

2.5 本章小结

第3章 茶叶叶片生理结构及水分散失过程与计算

3.1 细胞

3.2 茶叶中的水分散失

3.3 本章小结

第4章 茶叶水分散失过程分析

4.1 仿真软件

4.2 单细胞水分散失模型

4.3 多细胞水分散失模型

4.4 叶片断面水分散失模型

4.5 本章小结

第5章 茶叶给定条件下的水分散失实验

5.1 实验准备工作

5.2 实验测定指标与方法

5.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢