储粮机械通风作为我国粮食仓储的一项重要科学技术,是维持稻谷安全储藏和避免产后损失的一项重要保管手段。温度、水分是影响粮堆储藏稳定性能的最为重要的因素之一,因此引入机械通风手段控制稻谷堆内部温度、水分很有必要。充分利用储备粮仓周围的低温空气,可以减少对谷物制冷机等设备的利用,也是响应节约型社会、环境友好型社会的重要措施。本文基于多孔介质传热传质理论基础,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)商用软件Fluent 14.0构建相应的机械通风实仓模型进行数值模拟并与实验验证相结合。通过对CFD模型模拟结果与实际实仓通风实验结果比对,探讨多孔介质传热传质模型构造的合理性和精确性,与此同时,在原有的储粮机械通风管道排布基础上提出了三项优化改进方案,为CFD理论在仓储行业的实际应用提供理论基础和技术指导。1.稻谷物性参数及水分扩散动力特性的研究对不同水分的稻谷物性参数进行研究分析,同时根据薄层干燥实验确定稻谷自由水扩散动力参数。当对流空气温度越高、风速越快时,对应的稻谷水分变化速率越快,与此同时籽粒的有效水分扩散系数越大,数量级为10-12 m2/s。2.稻谷堆传热传质模型的建立与求解将稻谷堆视为均匀孔隙率的多孔介质区域,基于传热传质原理和FVM理论,构建三维立体式机械通风传热传质模型,并结合编程模块实现描述稻谷堆机械通风过程中的水分、温度耦合传递机理。此外,利用CFD商用软件进行稻谷堆机械通风过程的能量、动量、质量偏微分方程组求解,得出该工况条件下稻谷仓内温度场、水分场的分布及变化情况。3.稻谷堆机械通风模拟与实仓实验变化的对比模拟与实际储粮机械通风结果均证实通风过程存在水分、温度梯度,并得出通风过程中的稻谷堆内部热量和水分变化规律。对比模拟值与实仓实验值得出,稻谷堆内部温度模拟值与实际值相差最大低于0.8°C,水分相差最大为0.5%;整仓中心区域的模拟更为精确,最大相差0.5°C。4.基于CFD的高大平房仓不同机械通风降温模式的对比在原有储粮机械通风系统及仿真模拟的基础上,分别提出了地上笼延长式、地上笼-插管联合式、双层地上笼通风模式的CFD模型。模拟了在原有实仓机械通风初始条件下,三种新型通风方式的粮堆降温效果均匀性,得出了双层地上笼通风模式下,高大平房仓在通风30h后的粮堆温度变化均匀性相对最好、通风效果相对最佳。通过对储粮机械通风构建合理的质量、能量、动量传递方程,并引入CFD仿真模拟,可以更为直接的分析实际通风过程产生的温度、水分分层现象。同时该项技术可以应用于储粮机械通风系统改进、仓房保温效果评价、通风均匀性判定等方面,可以节省大量人力物力资源同时实现对不同工况的结果仿真模拟,为我国粮储行业添加了一份崭新技术。