蔬菜土窖模型试验库温度场变化规律研究

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我国每年蔬菜的产量非常巨大,然而,在贮藏过程中由于贮藏环境不合理等问题造成的蔬菜损失量也是非常惊人的。为了研究蔬菜贮藏库内气流场和温度场的分布规律,研制出了一套基于热泵系统调控的蔬菜土窖模型试验库装置,由于库内流场受到诸多控制参数的影响,对其任意位置进行实际测量及计算具有很大的难度,因此,采用数值模拟方法为主,实验验证方法为辅的研究思路,在解决问题时可以完整地取得所需要的各种数据,对深入了解试验库内部气流场和温度场分布规律具有很强的指导作用。  为了研究蔬菜土窖模型试验库内部气流场和温度场的分布规律,本文的主要工作如下:  对蔬菜土窖模型试验库内部空气流动及传热过程进行理论分析,建立蔬菜土窖模型试验库分别在空载和装载货物情况下的物理及数学模型,利用流体流动和传热的理论知识,推导和简化了数学模型,并分析了试验库内气流场和温度场的分布情况。  本研究建立了蔬菜土窖模型试验库分别在空载和装载货物情况下的二维和三维物理模型,利用软件FLUENT6.3,采用SIMPLE算法,选择标准k-ε湍流模型,求解出了二维和三维N-S方程和能量方程,对二维和三维模型的速度场和温度场进行了数值模拟研究,分析了试验库内速度场和温度场的分布情况。在与仿真条件相一致的情况下,通过实验对温度值进行验证,并将模拟结果与实验结果进行了对比、分析。由对比结果可知,空载库体中选定测点温度的模拟值略高于测量值,最大偏差为0.2℃,平均偏差为0.13℃,载货库体中选定测点温度的测量值高于模拟值,最大偏差为1.3℃,平均偏差为1.15℃。可以看出,模拟结果与实验结果具有很好的一致性。  该研究揭示了热泵系统调控的蔬菜土窖模型试验库内气流场和温度场分布的一般规律,为研究大型蔬菜贮藏库内气流场和温度场分布规律提供了一定的参考价值。为大型蔬菜贮藏库结构的开发和优化,以及进一步延长蔬菜贮藏保鲜时间,提供了一定的理论依据。
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