在储藏过程中,环境温度和湿度是影响储藏品质的重要因素。利用传感器可实时反映粮仓局部粮堆粮情,但存在检测设备成本高、无法有效预测粮情和滞后等问题;而数学模型模拟方法能便捷地获取仓内温湿度等参数的变化规律,利于了解粮情变化趋势和提前采取相应的控温控湿操作。基于连续介质假设的模型,将仓内粮食颗粒与孔隙空间假设为连续均匀介质,与粮堆结构不符。孔道网络模型能解释孔隙空间内许多现象,但存在无法有效描述多孔介质骨架信息的问题。本文创新性地从粮食颗粒堆积结构出发,通过EDEM软件模拟一定容器中的玉米颗粒自然堆积过程,通过voro++软件处理堆积体中的颗粒坐标及半径等数据,并设计相应算法编程获取孔、喉、颗粒间的连接关系及各自尺寸等参数,建立了仓储粮堆孔道网络物理模型,减少了模型与真实堆积体间的差异;提出了描述该物理模型的三大结构参数:模型规模数、几何信息和拓扑信息。这三大结构参数能够清楚描述多孔介质的各项参数,为后续的数值模拟计算奠定了理论基础。以已有描述干燥过程的二维多尺度规则孔道网络模型为基础,改进了容器尺度和颗粒尺度上的质量、热量和动量守恒方程,以及两尺度间的热质交换方程,结合初始条件和边界条件,得到了可描述粮堆机械通风降水过程的三维多尺度不规则孔道网络数学模型。本文利用C++程序语言开发了一款基于孔道网络理论的仓储粮堆三维模拟软件,采用DHE数据结构实现非规则凸多面体的构造和拼接,为物理模型结构参数获取及存储提供了新途径,并通过MKL求解库实现数学模型的高效求解,实现了孔隙气相内的分压、蒸汽密度和温度,玉米颗粒的平均含水率和温度、玉米颗粒不同层的含水率等参数的分布以及变化规律的模拟预测。利用自行搭建的实验台进行了机械通风降水实验,测定了孔隙气相温度、孔隙气相相对湿度以及相应孔隙周围颗粒的含水率,获得了上述参数的分布以及变化规律。对构建的规则粮堆进行机械通风降水模拟,结果表明:模拟结果与实验结果基本一致,该仓储玉米多尺度孔道网络模型能够满足定性分析要求。