【摘 要】
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酒醅入窖是白酒酿造重要的工艺,酒醅的温度和水分是影响酒醅发酵质量的重要指标。在连续两次入窖时间间隔内,酒醅受窖池周围环境温湿度变化与酒醅物理特性引起酒醅湿热传递现象。本文根据酒醅湿热传递规律建立热季酒醅入窖多场耦合模型,采用有限元法对该模型进行数值求解,通过搭建温湿度可控实验平台,以理论与实验相结合的方法研究了酒醅在连续两次入窖时间间隔内的温湿度变化规律,对比分析仿真与实验结果,并优化模型。本文根
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酒醅入窖是白酒酿造重要的工艺,酒醅的温度和水分是影响酒醅发酵质量的重要指标。在连续两次入窖时间间隔内,酒醅受窖池周围环境温湿度变化与酒醅物理特性引起酒醅湿热传递现象。本文根据酒醅湿热传递规律建立热季酒醅入窖多场耦合模型,采用有限元法对该模型进行数值求解,通过搭建温湿度可控实验平台,以理论与实验相结合的方法研究了酒醅在连续两次入窖时间间隔内的温湿度变化规律,对比分析仿真与实验结果,并优化模型。本文根据仿真结果预测凝露发生的时刻与部位,并制定相应的防凝露方法,最后通过实验验证防凝露方法的有效性。本文主要研究工作如下:(1)以酒醅为研究对象,采用宏观水平法分析了酒醅内水分与热量的存在方式及其传递机理,根据酒醅凝露机理制定酒醅凝露的判定条件。研究有限元法求解多场耦合问题的理论基础与流程,并对COMSOL数值仿真软件进行介绍,(2)利用多场耦合理论方法,通过研究酒醅湿热传递机理建立酒醅多场耦合数学模型,开展了酒醅防凝露的数值模拟。通过物理实验方法测定酒醅的物理性质作为模型的初始条件,以热季窖池环境的温湿度变化作为模拟的边界条件,在COMSOL数值仿真软件中模拟酒醅内部湿热耦合规律。(3)设计并完成搭建了温湿度可控实验平台,并分别对实验平台的控制系统进行了均匀性、准确性与误差性测试。以实验平台为基础验证了酒醅入窖多场耦合模型的准确性,优化了酒醅多场耦合数学模型。数值模拟与实测结果分析发现,在连续两次入窖时间间隔内,上层酒醅温湿度受窖池环境变化较大,酒醅内部温湿度变化幅度缓慢,酒醅内部温湿度场、微气流场且存在明显的分层现象。(4)根据模型仿真结果,制定防凝露方法。以实验手段与模拟仿真相结合的方式验证防凝露方法的有效性,结果表明:控制窖池环境温度、酒醅的渗透率、防凝露封堵材料有利于消除或延缓酒醅凝露,为实践生产提供了指导性意见。本文从酒醅湿热传递机理出发,理论与试验相结合验证了该模型的实用性与准确性,能够有效预测酒醅凝露时刻及位置,并制定了相应的酒醅防凝露方法。
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