含湿非饱和多孔介质微观干燥过程的可视化研究

介绍格子气自动机方法的原理与特点.用该方法模拟非饱和多孔介质微观干燥过程,实现多孔介质干燥时内部湿分分布状态、迁移特征的可视化;分析影响干燥过程的主要因素,模拟结果与理论分析结果符合.初步研究表明,该方法能够有效地模拟多孔介质干燥过程,实现对多孔介质微观干燥过程进行可视化分析.     

含湿多孔介质对流干燥的不可逆热力学模型

采用不可逆热力学理论和方法,建立了对流干燥条件下,含湿多孔介质内部传热传质过程的数学模型,并采用ANSYS数值模拟软件进行了数值模拟。通过同已有实验结果的比较,验证了模型的准确性。该模型形式较为简单,考虑了多孔介质内部进行热湿迁移时温度场、浓度场和速度场三者的交叉耦合效应,对改进干燥工艺具有一定的实用价值。     

获得精细数值模拟流动参数的新方法--微观网络模拟

为了解决油藏精细数值模拟的网格流动参数难题,依据地质事件的层次性和结构性特征,将宏观问题的求解转化成对微观对象的研究,应用微观随机网络模拟方法获得了精细数值模拟的网络流动参数;并应用定向渗流理论建立了随机网络模型,方便、灵活地构造出岩石各种类型的孔隙结构特征和润湿性特征,较好地表征多孔介质的微观静态特性;快速、有效地模拟不同静态特征岩石的微观流动参数。通过实例证实微观网络模拟是精细数值模拟获得小规模流动参数的有效方法。     

就仓干燥粮食温度和水分的实验模拟对比

粮堆的通风干燥是粮食干燥的主要形式,粮食的干燥过程实质上是多孔介质热湿耦合传递的过程.本文借助实验研究和数值模拟的方法,针对利用太阳能／热泵联合就仓干燥粮食的热风随时间变化的情况,采用综合温度和空气绝对湿度作为瞬态边界条件,对干燥过程中粮食内部温度和水分的变化进行了模拟研究.模拟结果表明干燥150h后小麦水分达到安全水分13.6％(干基),而实验结果表明干燥135h后达到安全水分13.6％(干基),二者对比相差不大且模拟温度与试验温度吻合较好.     

多孔介质干燥的非平衡热力学模型

从非平衡态热动力学和相平衡的角度,建立了多孔介质干燥的非线性数学模型．该模型充分考虑了多孔介质内部传热传质之间的相互耦合现象,从化学势的定义出发,进一步从理论上分析了温度、含湿量对各唯象系数的影响,并通过与实验数据的对比分析,验证了模型的正确性,为干燥过程的实施提供了理论依据。     

冶金多孔介质散料层分形结构计算机模拟

研究了计算机模拟多孔介质散料层分形结构的方法，用这种方法模拟了高炉散料层中焦炭和矿石床层的分形结构，模拟结果与实验结果基本一致．     

胶体类多孔介质微波对流干燥的研究

本文从胶体类多孔介质物料的特性出发，结合微波对流干燥的特点，应用集总参数法，提出了微波对流干燥过程的数学模型。通过数值计算，分析了微波功率、物料特征尺寸、对流介质参数等因素对干燥速率的影响，并以土豆作物料，进行了实验验证。     

胶体多孔介质的缓苏-间断干燥工艺研究

以胶体多孔介质胡萝卜切片为物料,以干燥后产品的含水量和β-胡萝卜素保留率为质量指标,研究了物料在静态干燥、动态干燥以及缓苏-间断工艺干燥处理时的产品质量变化规律．结果表明：动态干燥过程中,物料与加热介质的接触面积大,干燥速率较高;缓苏-间断工艺使物料中的剩余水分得以重新分布,消除了物料的表面硬化,可以更快地去除物料中的水分,且β-胡萝卜素的保留率最高．此研究结果可以有效地指导工业生产．     

多孔介质内流体流动的大涡格子Boltzmann方法研究

为研究多孔介质内流动随Re数变化的特点,采用结合Smagorinsky亚格子模型的格子Boltzmann方法(LES-LBM)对多孔介质内流动进行了数值模拟.结果表明：多孔介质内的单相流动在高Re数时会表现出复杂的非线性现象;LES-LBM克服了传统LBGK方法模拟高Re数流动时容易产生数值不稳定的缺点,能清晰地描述出多孔介质内流动存在的3个区域,即低速时的线性达西区、过渡区和高速时的非线性二次区;不同Re下的流线图还说明微观的惯性作用最终导致了多孔介质宏观上的非线性现象,多孔介质流动呈现明显的多尺度特征.进一步分析计算结果可以证明：LES-LBM方法能准确地验证Darcy-Forchhimer阻力方程,Darcy-Forchhimer总阻力随Re数增加而增加,随孔隙率增加而减小,并且小孔隙率下的Forchhimer阻力占总阻力比例小于大孔隙率时的比例.     

凝析油临界含油饱和度定量表征新方法

为定量表征多孔介质中凝析油临界含油饱和度,建立临界流动条件下气-液-固界面发生形变时对应的凝析油膜及凝析油段塞的力学模型.基于随机分形微观孔隙网络模型,动态模拟凝析油微观分布特征,模拟多孔介质中各因素对凝析油临界含油饱和度的影响.研究表明,采用建立的新型微观网络动态模拟方法可以较准确地定量计算凝析油临界含油饱和度,模拟表征凝析油的微观分布规律.凝析油临界含油饱和度随着平均孔隙半径的增大而减小,随着分形维数的增大而增大;凝析油气界面张力对临界含油饱和度的影响趋势存在一个临界值.当界面张力小于该临界值时,随着界面张力增加凝析油临界含油饱和度大幅增加;当界面张力大于该值后,临界含油饱和度值增幅减低;毛管准数越大凝析油临界含油饱和度越小.凝析油临界含油饱和度值受静态和动态参数影响,在凝析气藏开发过程中,通过控制合理生产压差降低凝析油临界含油饱和度,对提高凝析气井产能是一种有效途径.     

超声场强化污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为理论上有效预测超声作用对污泥对流干燥过程的影响,基于非平衡热力学理论,建立了超声场作用下污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数学模型.对不同声能密度作用下污泥内部温度及湿度场分布进行数值模拟.结果表明,超声作用可以有效加速污泥内部的湿迁移过程,但超声强化效果随污泥厚度增大而逐渐减弱.此外,超声热效应使污泥温度有所升高,但污泥内部的温度梯度却略有降低,因此,污泥内部由温度梯度引起的湿分扩散并未因超声波作用而得到强化.     

玉米热风和真空干燥特性与干燥模型分析

通过对初始含水率分别为28.8%、24.8%和19.9%的玉米进行热风和真空干燥,研究了热风及真空干燥条件下玉米的干燥特性和模型.结果表明:玉米初始含水率越高,同温度下平均干燥速率越大,且真空干燥平均干燥速率大于热风干燥平均干燥速率;热风和真空干燥在干燥的前20 min干燥速率出现最大值;干燥过程中无明显的恒速干燥段,玉米干燥的数学模型符合Page方程.     

非吸湿多孔物料板块等温干燥速度的简捷算法

通过下列处理导出了非吸湿多孔物料板块等温干燥速度的简捷算法:(1)利用水分传递系数恒定的近似,通过解析传质偏微分方程得到表示干燥速度与平均湿含量关系的方程组;(2)把该方程组外推用于水传质系数可变的体系。该方法无需确定水传质系数与湿含量的关系,仅根据一条测定曲线即可预测任何等温干燥条件下的干燥速度曲线。用新的简捷算法计算的干燥速度曲线与偏微分方程的直接数值解吻合很好。     

微波加热干燥毛细多孔介质的传热传质机理分析

本文在实验基础上系统分析了微波加热干燥湿物料的理论机理。提出了微波加热干燥毛细多孔湿物料是由初始加热阶段,压力泵水、泵汽(包括压力产生过程,压力泵汽水混合物主过程和压力驱动较难干燥水分蒸汽过程)阶段,干燥难干水分阶段组成。并结合反映每一阶段的主要特点建立了其特征物理模型。这些研究,比较全面的、抽象概括了微波加热干燥湿毛细多孔物料整个过程的物理特征。并初步分析了微波干燥过程驱动湿分的主动力——压力在无限长圆柱体内的分布规律。进而在分析的基础上提出了采用集总湿容法建立反映干燥规律较实用的物理模型。并根据电磁能吸收的特点,将干燥过程分为两段建立模型。这组模型能够比较好地反映实验规律。     

生物质秸秆直管气流干燥模拟与试验分析

基于两相流理论,建立了生物质秸秆直管气流干燥模拟方程,利用Matlab语言调用标准四阶Runge-Kudra法,得到了数值解.建立了干燥试验台,进行了单因素试验并得到试验结果,通过对比得出模拟结果与试验结果吻合.分析了初始含湿量和热风温度对干燥的影响.     

稻谷薄层干燥及其颗粒内部传质过程的试验研究

将稻谷颗粒视为圆柱体 ,利用Fick第二定律 ,建立了稻谷干燥过程中水分扩散模型 ,分析了稻谷干燥特性和介质温度与含水率对扩散系数的影响 ,并进行了薄层干燥试验 .结果表明 :稻谷干燥过程中水分比呈指数曲线变化 ,风温越高 ,曲线越陡 .稻谷在干燥的初始和最后阶段 ,水分比对水分扩散系数影响较大 .     

引江济淮试验工程软岩崩解特性及其影响因素试验研究

以引江济淮试验工程为依托,开展砂岩与泥岩的崩解特性试验研究。通过静态烘干-浸水崩解试验,研究不同风化程度的软岩在干湿循环作用下的崩解性状,同时进行耐崩解试验以及点荷载强度试验,揭示崩解性与强度、失水率的相关变化规律。试验表明:干湿循环作用和风化作用均会减弱岩石耐崩解能力;风化岩石的耐崩解指数与干燥岩石点荷载强度成正相关,与岩石的失水率成线性负相关;岩石的耐崩解性与岩石结构类型关系密切。     

土壤墒情监测系统在特色林果种植中的应用

引进土壤墒情自动监测系统,以枣树及葡萄为试种对象,采用烘干法测定值为标准,分析研究了土壤墒情监测系统监测的土壤含水率的准确性.试验结果表明,果树根区0~10 cm土壤含水率变化最为剧烈,10~20 cm土壤含水率变化相对平稳,20~40 cm土壤含水率最大且为试种果木根系主要的分布层,器测值与烘干法测定值变化趋势与幅度较为接近;器测数据相对烘干法测定值误差范围在-4.19%~9.26%,大部分误差值在1%~4%,误差较小;将烘干法测定值与同时、同地器测土壤含水率拟合,拟合方程为y=0.944 9x+0.410 7,拟合度达0.922 5,说明该型土壤墒情监测系统的传感器能够准确地测定土壤含水率.     

烘丝过程烟丝中某些化学成分变化数值模拟

在试验基础上，运用参数估计法，建立了烟丝在烘烤过程中某些化学组分变化动态数学模型，并利用Matlab—simulink语言对此进行了数值模拟．计算结果与实验数据基本吻合，表明所建立的理论模型具有较高的准确性，对于烘丝工艺过程的优化具有一定的参考价值．