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单通道滚筒干燥机内温度场和流场数值模拟毕业论文第1章绪论1.1概述干燥是许多工业生产中的重要工艺过程之一，它直接影响到产品的性能、形态、质量以及过程的能耗等。
干燥技术的覆盖面较广，既涉及复杂的热、质传递机理，又与物料的特性、处理规模等密切相关，最后体现在各种不同的设备结构及工艺上。
从70年代开始，中国着手进行干燥设备改造工作；80年代初逐步引进国外的各种干燥设备。
近二十年来，中国的干燥设备取得了巨大的进步。
由于中国干燥器需要量猛增，随之在中国出现了一批干燥器制造厂，基本上满足了国内市场的需要，还有极少量产品出口国外。
除了特大型的和特殊需要的少量干燥器之外，大批进口干燥装置的时代已经结束；预料今后要逐渐增加出口，这是中国的干燥工程技术人员和制造厂共同努力的奋斗目标。
让中国的研究、设计、制造和使用单位联合起来，为使中国的干燥技术与装备尽快地赶上世界先进水平而努力奋斗。
滚筒干燥机是一种以对流为主的传热方式使物料加热、水分汽化的干燥器。
尽管滚筒干燥机技术上并不先进，但它对物料的特殊作用使之到目前为止仍在广泛使用，目前还没有其设备能完全代替它。
滚筒干燥机在化工、轻工、煤炭、建材以及矿冶行业占有重要地位，它不但可以用来干燥，还可以用来炒熟、杀菌和加热，在食品领域可以用滚筒干燥机干燥的物料有粮食、鱼粉、玉米酱、玉米饲料、牧草、果粉、淀粉渣饲料等，这些物料干燥的共同特点是都需要大量连续处理[1-3]。
物料在干燥机内的运动是靠内部抄板不断将物料抄起和撒落，周期性向前输送，同时气流与飘落的物料相互作用，易于输送，不会有物料滞留死角等现象，干燥比较均匀[4-5]。
颗粒物料在滚筒干燥机内的运动是十分复杂的，颗粒运动的机理取决于一系列的状态因素和物料本身的特性。
目前有数以百计的各种干燥机类型，但适用处理高湿、物料产量大的干燥器并不多，滚筒干燥机就是其中的一种。
按照被干燥物料的加热方式，可将目前的滚筒干燥机分为五种类型，即直接加热式干燥机、间接加热式干燥机、复合加热式干燥机、蒸汽煅烧干燥机、喷浆造粒干燥机[6]。
微波真空干燥设备干燥室简体的有限元仿真微波真空干燥是一种新型的干燥技术，其具有干燥速度快、干燥效果好、可控性强等优点。
而微波真空干燥设备是实现该技术的关键装备，其干燥室的设计和优化可以直接影响到微波真空干燥的效果。
因此，进行微波真空干燥设备干燥室的有限元仿真具有重要的意义。
首先，进行干燥室的三维建模。
以一个立方体为干燥室的几何模型，其中长、宽、高分别为2m、2m、1m。
在干燥室内设置微波发射源，并假设发射源的功率为500W。
采用ANSYS 软件建立干燥室的几何模型，完成后导入至有限元仿真分析模块中。
其次，进行辐射强度分析。
考虑微波辐射对干燥材料的影响，设置微波辐射入口，并对入口进行微波仿真。
在模拟空腔内的微波电磁场时，应考虑微波电场、磁场的分布等因素，进而计算各点上的辐射强度分布情况。
根据辐射强度分析的结果，可以得出不同位置、不同时间的干燥材料受到微波辐射的强度大小，进而可以针对不同的干燥需要对微波功率和工作时间进行调整。
接着，进行温度场分析。
基于辐射强度分析的结果，可以研究干燥材料所受到的微波辐射以及导热对其温度场的影响。
根据热传递方程，建立微波干燥材料的传热模型，对材料的温度场进行仿真分析。
通过温度场分析，可以了解干燥材料的温度分布情况，从而调整微波功率和干燥时间，以达到干燥材料的最佳状态。
最后，进行真空度分析。
微波真空干燥设备的最终目的是将材料中的水分从固态高湿度状态变成固态低湿度状态。
由于干燥过程中材料表面的水分需要在微波的作用下挥发，门和管道的连接处必须严密，以实现微波发射和回收。
所以进行真空度的分析十分必要。
综上所述，微波真空干燥设备干燥室的有限元仿真主要包括辐射强度分析、温度场分析和真空度分析。
通过这些分析，可以优化设备的设计结构、调整微波功率和工作时间，从而实现干燥材料的最佳状态。
该技术可以广泛应用于粮食、水果、药材等领域的干燥，减少了干燥时间和能耗，并且可以保持干燥后材料的营养成分和质量。
烘干室截面流场仿真分析刘晓亮;孟凡敬【摘要】利用流体力学仿真软件FLUENT,建立汽车涂装线对流加热烘干室典型截面的数学模型,对数学模型进行流体力学的二维静态仿真分析,比较各截面的优缺点,为烘房选择截面提供参考依据.阐述了流体仿真在烘房设计过程中的重要性,根据仿真结果总结各截面的优缺点,对其缺点的解决方法进行技术探讨,为烘干室的设计提供基础指导.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2014(044)001【总页数】5页(P70-74)【关键词】车辆工程;烘干室;FLUENT;气体流动仿真【作者】刘晓亮;孟凡敬【作者单位】机械工业第四设计研究院,河南洛阳471039;机械工业第四设计研究院,河南洛阳471039【正文语种】中文【中图分类】TQ639.3随着我国工业现代化的不断发展，表面处理行业在工业生产中所占的比重越来越大，汽车涂装一直代表着表面处理行业的最高水平。
在典型涂装线中，烘干室是涂装线中不可缺少的组成部分。
以工件加热形式分类，烘干室可分为对流加热和辐射加热，国内已建和在建的涂装线烘干室中，一般都以对流加热为主。
本研究利用流体力学仿真软件FLUENT，对汽车涂装线对流加热烘干室典型截面进行流体力学的二维静态仿真分析，阐述流体仿真在烘房设计过程中的重要性，并根据仿真结果总结各截面的优缺点，对其缺点的解决方法进行技术探讨，为烘干室的设计提供指导。
烘干室对流加热按照室内风箱结构分类可分为单层风箱和双层风箱，按照出风形式分类可分为喷嘴出风和过滤器出风，以上2种分类方式经常联合使用，比如对于轿车涂装线，由于烘房内洁净度要求比较高，升温区循环风一般需要2道过滤，所以对流加热形式一般选取双层风箱，内层风箱采用过滤器出风，对循环风起到过滤、均流的作用；外层风箱采用喷嘴出风，使循环风具有一定的初速，能够集中对不宜烘干处进行处理，保温区可以采用单层过滤器风箱；对于卡车涂装线，由于工件断面比较大，为了得到好的烘干效果，烘干室可以全部采用单层全喷嘴式结构。
基于CFD的烟草烤房热流场分析研究烤烟草是一种传统的制烟方法，而烤房烤烟草的过程中，热流场对于满足烟叶烘干和烟质形成具有重要的影响。
本文利用CFD方法对于烤烟草的热流场进行分析研究，以期为烟草制造业提供可行的优化方案。
首先，我们需要建立烘房内部的三维模型。
考虑到烟草的烘干需要在一定的温度、湿度条件下进行，因此在建模时应考虑烤房内部的空气动力学参数，包括流速、温度、湿度等数值。
建成烤房模型后，我们使用数值方法求解连续性方程、动量方程、能量方程以及湿空气状态方程等方程，得到烤房内部的流场和温度场等相关参数。
在CFD模拟中，我们将烤房内部的流体设定为湿空气，考虑到烟叶的肥大和发黄需要在一定的湿度条件下进行，因此需要保持烤房内部的相对湿度在一定区间内，同时确保温度在150℃~200℃之间。
为保证烤房内的温度和湿度达到理想状况，在模拟中我们需要考虑烤房墙壁的散热系数、房顶和地面的辐射传热等因素。
同时，为了减少烟叶之间的相互干扰，我们在模拟中设置了合适的风速和方向，使得烟叶能够均匀受烤，达到更好的烘干和烤烟效果。
通过对烤房内部的流场和温度场进行分析，我们得到了烤房内部的温度分布和热流场分布图。
分析结果表明，在烤房内部的上层，温度较高，因此烟叶在烤房上层易于烘干，但容易失去引起烟叶香味的物质。
在烤房下层，温度相对较低，但较为湿润，对烤叶质原料的发黄和肥大效果显著。
根据模拟结果，我们可以通过调整烤房的温度、风速等参数，提高烘干和发黄效率，并同时确保烟质品质的稳定。
总结来看，CFD在烤烟草热流场分析领域中具有广泛的应用前景，可以用于分析烤房内部的流场和温度场，优化烤房结构和参数，提高烤烟质量和效率。
同时，随着CFD技术不断升级和研究的深入，相信将会更好地服务于烟草制造业的科技创新和品质提升。
在烤烟草烘干过程中，温度、湿度和风速等参数对烤烟的烘干和烤烟品质均有着重要的影响。
在进行CFD 热流场分析研究时，以下是一些与烤烟烘干相关的数据：1. 烤房内部的温度：一般来说，为了达到较好的烤效果，烤房内的温度应在150℃~200℃之间。
收稿日期:２０１９－０９－０４㊀㊀修回日期:２０１９－１２－１１基金项目:福建省科技厅重大专项资助项目(２０１８ＮＺ０００３).作者简介:李国建(１９９６－)ꎬ男.研究方向:农产品干燥装备.Ｅｍａｉｌ:２４２４７６５７５１＠ｑｑ.ｃｏｍ.通信作者叶大鹏(１９７１－)ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士.研究方向:现代农业智能装备及自动化.Ｅｍａｉｌ:Ｆａｕ＿ｙｄｐ＠ｈｏｔｍａｉｌ.ｃｏｍ.热泵烘干房流场Ｆｌｕｅｎｔ建模与仿真分析李国建ꎬ崔蕴涵ꎬ吴㊀爽ꎬ段朋生ꎬ叶大鹏(福建农林大学机电工程学院ꎬ福建福州３５０００２)摘要:为了改善热泵烘干房内风速场和温度场分布不均匀的问题ꎬ利用计算流体动力学软件Ｆｌｕｅｎｔꎬ在保持总风量一定的情况下ꎬ研究烘干房入口２㊁４㊁６风机送风方案对烘干房内热风流场均匀性的影响.结果表明:采用入口４风机送风方案ꎬ烘干房内中速段(３.０~３.９ｍ ｓ－１)占比最高(为２８.４％)ꎬ低速段(１.９ｍ ｓ－１及以下)占比最低(为３８.３％)ꎻ在中高温段(３２４ħ及以上)占比最高ꎬ为９７％ꎬ且监测点风速和温度的标准差最小ꎻ与２㊁６风机方案相比ꎬ风速㊁温度变异系数分别由６７.４９％㊁０.９５％和２９.８６％㊁０.７５％下降到１２.９４％㊁０.４８％ꎬ故４风机送风方案整体均匀性最佳.开放科学(资源服务)标识码(ＯＳＩＤ)关键词:计算流体力学ꎻ热泵烘干房ꎻ干燥ꎻ均匀性中图分类号:Ｓ３７５文献标识码:Ａ文章编号:１６７１￣５４７０(２０２０)０３￣０４２５￣０８ＤＯＩ:１０.１３３２３/ｊ.ｃｎｋｉ.ｊ.ｆａｆｕ(ｎａｔ.ｓｃｉ.).２０２０.０３.０２２㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄｉｎｈｅａｔｐｕｍｐｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍｂａｓｅｄｏｎＦｌｕｅｎｔＬＩＧｕｏｊｉａｎꎬＣＵＩＹｕｎｈａｎꎬＷＵＳｈｕａｎｇꎬＤＵＡＮＰｅｎｇｓｈｅｎｇꎬＹＥＤａｐｅｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｚｈｏｕꎬＦｕｊｉａｎ３５０００２ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｕｎｉｆｏｒｍａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙｆｉｅｌｄａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｎｈｅａｔｐｕｍｐｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍꎬ３ｓｃａｌｅｓｏｆｂｌｏｗｉｎｇｆａｎｓꎬｎａｍｅｌｙ２ꎬ４ꎬａｎｄ６ｐｉｅｃｅｓꎬｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｓｔａｌｌｅｄａｔｔｈｅｉｎｌｅｔｓｗｈｉｌｅｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｏｔａｌａｉｒｖｏｌｕｍｅｃｏｎｓｔａｎｔ.Ｔｈｅｎｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｓｔｉｍｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｍｅｄｉｕｍｓｐｅｅｄｒａｎｇｅ(３.０－３.９ｍ ｓ－１)ａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ(２８.４％)ｏｆａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｔｈｅ４￣ｆａｎｓｃｈｅｍｅｗｈｉｌｅｌｏｗｓｐｅｅｄｒａｎｇｅ(１.９ｍ ｓ－１ａｎｄｂｅｌｏｗ)ａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｌｏｗｅｓｔ(３８.３％).Ｍｅｄｉｕｍａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒａｎｇｅｓ(３２４ħａｎｄａｂｏｖｅ)ａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｐｒｏ￣ｐｏｒｔｉｏｎ(９７％).Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｓｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｔｈｅｌｏｗｅｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓｃｈｅｍｅｏｆ４ｆａｎｓ.Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｏｆｗｉｎｄｓｐｅｅｄａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅ１２.９４％ａｎｄ０.４８％ꎬｗｈｉｃｈｗｅｒｅｕｐｔｏ６７.４９％ꎬ０.９５％ａｎｄ２９.８６％ꎬ０.７５％ｉｎｃａ￣ｓｅｓｏｆ２￣ａｎｄ６￣ｆａｎｓｃｈｅｍｅｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｓｃｈｅｍｅｗｉｔｈ４ｆａｎｓｗａｓｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｓｅｔｕｐ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓꎻｈｅａｔｐｕｍｐｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍꎻｄｒｙｉｎｇꎻｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ干燥行业是能源消耗最大的工业产业之一[１－２]ꎬ研究报告[３]显示干燥行业的能耗占总能耗的１１.６％.２０１８年我国粮食产量６５７８９万ｔꎬ是世界上最大的粮食生产和消费国ꎬ粮食干燥的能耗巨大.热泵干燥技术作为一种新型的节能干燥技术ꎬ以其高效节能㊁易于控制㊁适用于多种物料等优点广泛应用在农产品干燥行业中ꎬ是农产品干燥领域研究的热点之一[４].在干燥过程中ꎬ干燥机内温度分布的均匀性决定了物料的品质.国内外学者对干燥过程中加热的不均匀性进行广泛的研究ꎬ吕豪等[５]通过微波 热风振动组合干燥工艺解决了微波加热不均匀问题ꎬ使得毛豆仁干燥时间缩短３４.１％ꎻ代亚萍等[６]研究了南瓜片在太阳能 热泵联合干燥下的动力学模型ꎬ结果表明该模型能够较为准确地预测南瓜片干燥过程中的水分变化ꎻ师建芳等[７]通过对隧道式烘干窑进风口数值进行模拟ꎬ发现６风机方案下窑内热风均匀性最佳ꎻ吕豪等[８]对苹果干燥特性的研究结果表明热风和流化床对改善微波干燥均匀性有积极作用ꎻ任海伟等[９]对太阳能干燥室内部气流数值的模拟结果表明气流速度为６ｍ ｓ－１时干燥室气流分布最均匀ꎻＲｉｎｉｌ[１０]研究结果表明计算流体动力学(ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙ￣ｎａｍｉｃｓꎬＣＦＤ)是模拟喷雾干燥过程中气流温度㊁速度㊁物料颗粒运动路径㊁传热传质现象的有效工具ꎻ秦波福建农林大学学报(自然科学版)第４９卷第３期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｕｊｉａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)２０２０年５月６２４ 福建农林大学学报(自然科学版)第４９卷㊀等[１１]利用太阳能热泵对紫薯进行干燥ꎬ得到的最佳工艺参数为３.６８ｋｇ ｍ－３装载密度㊁５.８４ｍｍ切片厚度㊁１１７.０８％转换含水率.但是针对热泵烘干房热风流场和温度场分布均匀性的研究较少.热泵烘干房入口进风设计和内部结构对物料干燥均匀性有重要影响ꎬ烘干房流道结构和物料堆积密度会造成烘干房内风速㊁风量分布不均匀ꎬ导致同一时间烘干房内不同截面物料的干燥程度差别较大.风速快㊁风量大的地方物料干燥速度快ꎬ导致整体物料干燥程度不均匀ꎬ进而影响最终物料的干燥品质.Ｆｌｕ￣ｅｎｔ软件适用于各种流体流动㊁传热传质的模拟[１２].本研究通过ＣＦＤ模拟烘干房内气流流速和温度场分布ꎬ有效改进热风流场的均匀性ꎬ为今后优化物料干燥工艺和改进烘干房结构设计提供参考.１㊀热泵烘干机结构热泵烘干房主要由热泵㊁鼓风机㊁进出风口㊁物料货架㊁干燥室组成.拟改造的热泵烘干房是福建三明鸿达智能农业设备有限公司研发的５ＨＲＢ￣０３型烘干机ꎬ长６.４ｍꎬ宽２.７ｍꎬ高２.３ｍꎬ烘干室容积大约１７.２ｍ３ꎬ结构如图１所示.该烘干机入口有两台风机ꎬ烘干室被一块厚度为０.１ｍ的聚氨酯隔热板分隔成两部分ꎻ每个部分放置２个货物架ꎬ货架长１.３ｍꎬ宽０.７８ｍꎬ高１.５ｍꎻ每个货架分为３层ꎬ每层物料间隔０.３５ｍꎻ最上层物料距离烘干房顶１ｍꎬ最下层物料距离地面０.５５ｍ.烘干室一次最多可烘干４个货物架的物料.隔热板有一个长０.５ｍ㊁高２.２ｍ的矩形导流开口ꎬ使高温热风能通过开口从左腔室流到右腔室(图２).１.右侧门ꎻ２.水分排出口ꎻ３.物料架ꎻ４.右腔室ꎻ５.聚氨酯隔热板ꎻ６.风机ꎻ７.左腔室ꎻ８.左侧门ꎻ９.热泵.图１㊀烘干房结构图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍ在保持入口总风量为７２００ｍ３ ｈ－１的基础上ꎬ研究入口２㊁４㊁６风机对烘干房内热风流场均匀性的影响.为保证该型号烘干房单腔两侧风速分布均匀ꎬ入口处风机为对称布置.考虑到风机数量布置过多会造成单机风力不足ꎬ导致在入口处和出口处的物料干燥质量差异很大ꎬ因此风机数量选择２㊁４㊁６三种方案.风机尺寸㊁位置如图３所示ꎬ其中２风机方案中风量为３６００ｍ３ ｈ－１ꎬ内径６００ｍｍꎬ外径６７０ｍｍꎻ４风机方案中ꎬ风量为１８００ｍ３ ｈ－１ꎬ风机内径４００ｍｍꎬ外径４６０ｍｍꎻ６风机方案中风量为１２００ｍ３ ｈ－１ꎬ风机内径３００ｍｍꎬ外径３５０ｍｍ.２㊀ＣＦＤ建模２.１㊀网格模型建立热泵烘干房三维实体模型后ꎬ为了方便流体域的网格划分ꎬ切除一些对流体域影响不大的结构ꎬ对烘干房作适当简化.通过Ｆｌｕｅｎｔ前处理模块ＤｅｓｉｇｎＭｏｄｅｌｅｒ得到烘干房流场物理模型ꎬ通过Ｍｅｓｈ模块得到计算区域网格模型.网格模型按结构化网格划分ꎬ共有８８５５８６个节点ꎬ７９８９３９个网格单元ꎬ单元质量基本在０.９８左右(其值为０~１ꎬ０为最差ꎬ１为最好)ꎬ说明整体网格质量较好.２.２㊀控制方程热泵烘干房干燥过程的模型基于以下几个假设:假定物料与热空气之间不存在热质交换㊁组分转移ꎬ则进入烘干房的热空气满足质量㊁动量守恒方程ꎻ假定干燥物料为多孔介质ꎻ由于热风风速较高ꎬ假设热空气是不可压缩的湍流ꎻ忽略物料在干燥过程中的呼吸作用ꎻ忽略物料架对热风的影响ꎻ忽略烘干房与外界环境的热量交换.图２㊀热风循环路线图Ｆｉｇ.２㊀Ｄｉａｇｒａｍｏｆｈｏｔａｉｒｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｒｏｕｔｅ图３㊀２风机㊁４风机㊁６风机进风口设计Ｆｉｇ.３㊀Ｄｅｓｉｇｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｎｕｍｂｅｒｓｏｆｆａｎｓｉｎｔｈｅｉｎｌｅｔｓ质量守恒方程表示如下[１３]:ƏｐƏｔ＋Ə(ｐｕ)Əｘ＋Ə(ｐｖ)Əｙ＋Ə(ｐｗ)Əｚ＝０(１)式中ꎬｐ是热空气密度ꎻｔ是热空气流动时间ꎻｕ㊁ｖ㊁ｗ分别是速度矢量在ｘ㊁ｙ㊁ｚ方向上的分量.动量守恒方程表示如下[１３]:Ə(ｐｖ)Əｔ＋ｄｉｖ(ｐｕｕ)＝ｄｉｖ(μｇｒａｄｕ)－ƏｐƏｘ(２)Ə(ｐｗ)Əｔ＋ｄｉｖ(ｐｖｕ)＝ｄｉｖ(μｇｒａｄｖ)＝ƏｐƏｙ(３)Ə(ｐｗ)Əｔ＋ｄｉｖ(ｐｗｕ)＝ｄｉｖ(μｇｒａｄｗ)－ƏｐƏｚ(４)式中ꎬｐ是空气微元体上的压力ꎻμ是空气动力粘度ꎻｔ是热空气流动时间ꎻｕ㊁ｖ㊁ｗ分别是速度矢量在ｘ㊁ｙ㊁ｚ方向上的分量.应用最广泛的两方程涡黏性模式ｋ－ε模型描述热泵烘干房内热空气湍流的流动ꎬ湍流输运方程可表示为能量输送方程和能量耗散方程[１４]ꎬ表示如下:Ə(ｐｋ)Əｔ＋∇ (ｐｋｖ)＝μ∇ ∇ｋ＋Ｇｋ－ｐε(５) ７２４ ㊀第３期李国建等:热泵烘干房流场Ｆｌｕｅｎｔ建模与仿真分析Ə(ｐε)Əｔ＋∇ (ｐεｖ)＝μ∇ ∇ε＋Ｃ１εεｋＧｋ－Ｃ２εｐε２ｋ(６)式中ꎬＧｋ为平均速度梯度引起的湍动能ｋ的产生项ꎻε为湍流消散率ꎻＣ１ε㊁Ｃ２ε为模型常数ꎬ一般情况下ꎬＣ１ε＝１.４５ꎬＣ２ε＝１.９２.２.３㊀边界条件烘干房将进风口设置为速度进口边界条件ꎬ根据进风口总风量和风机个数确定入口风速ꎬ通过湍流强度和水力直径来定义进风口处的湍流参数[１５].Ｉ＝０.１６(ＲｅＤＨ)１８(７)ＤＨ＝４ˑＡＰＷ(８)式中ꎬＲｅＤＨ是以水力直径ＤＨ为特征长度得到的雷诺数ꎻＡ是入口截面积ꎻＰＷ是湿周.将出风口设置为压力出口边界ꎬ出风口处气压是标准大气压ꎬ以标准大气压为计算基准得到的压强称为相对压强或者表压强.在Ｆｌｕｅｎｔ软件求解运算过程中实际使用的压强值都是表压强ꎬ故出口压强值设置为０.除速度入口和压力出口边界外ꎬ所有边界均为壁面ꎬ设置壁面均为无滑移壁面.２.４㊀数值求解采用Ｆｌｕｅｎｔ１５.０软件进行数值求解ꎬ选用标准ｋ－ε湍流模型进行模拟.求解器采用三维稳态压力求解ꎻ近壁区采用标准壁面函数ꎻ压力 速度耦合采用Ｓｉｍｐｌｅ算法ꎻ动量和湍流动能选用二阶迎风格式[１６].３㊀结果与分析３.１㊀２风机模拟图４是热泵烘干房在２风机送风的情况下内部的风速场和温度场.从图４Ａ㊁４Ｂ可以看出风速分别沿运动前进方向和风机中心向外方向逐渐减弱ꎬ在Ｘ轴０~２阶段风速较大ꎬ达到４.５~５.０ｍ ｓ－１ꎻ在Ｘ轴－２.５~０阶段ꎬ风速分布不均匀ꎬ为２.０~４.５ｍ ｓ－１.风到达右腔后平均风速比左腔低ꎬ大部分区域风速为０.５~２.０ｍ ｓ－１ꎬ并且右腔出现沿Ｙ轴负方向逐渐减弱的分层现象.出现这种现象的原因是热风从左腔流向右腔后迅速向墙角聚集ꎬ顺着最右侧壁面向前流动.从图４Ｃ可知ꎬ烘干房内温度分布是不均匀的ꎬ风机中心温度高于旁边温度ꎬ表现为风速大的地方温度高.温度相差较大的地方主要集中在右腔室中部和前端ꎬ３１２~３３０ħ温度不利于右腔的物料烘干.３.２㊀４风机模拟图５为四风机送风的情况下内部的风速场和温度场.对风速场进行分析ꎬ从图５Ａ㊁５Ｂ可以看出ꎬ烘干房在Ｘ轴０.５~２.０阶段风速较大ꎬ为４.５~５.０ｍ ｓ－１ꎻ由于风的相互作用ꎬ风在左腔明显向各个壁面扩散ꎬ使得左腔后半段风速分布较均匀ꎬ平均风速也更高.烘干房右腔虽然出现分层现象ꎬ但是整体均匀性非常好ꎬ风速大部分达到１.５~３.５ｍ ｓ－１.从图５可知ꎬ由于风速在烘干房向四周扩散ꎬ烘干房内左腔和右腔温度的分布都较为均匀ꎬ温度为３２４~３３０ħ.３.３㊀６风机模拟图６为６风机送风的情况下内部的风速场和温度场.从图６Ａ㊁６Ｂ可以看出烘干房左腔只在Ｘ轴１~２阶段风速较大ꎬ达到４.５~５.０ｍ ｓ－１ꎬ说明风机过多对风力有减弱作用.在Ｘ轴－２~１阶段风速明显减弱ꎬ为０.５~２.５ｍ ｓ－１.烘干房右腔大部分区域风速较低ꎬ为０.５~１.０ｍ ｓ－１.综合起来看与其他两种风机方案相比ꎬ６风机方案提高了均匀性ꎬ但是其均匀性比４风机方案差ꎬ且平均风速较低.从图６Ｃ可知ꎬ由于风速在烘干房向四周扩散ꎬ烘干房左腔内温度分布较为均匀ꎬ但是单机风力不足导致右腔温度较低ꎬ为３１６~３３０ħ. ８２４ 福建农林大学学报(自然科学版)第４９卷㊀əＡ.Ｙ轴截面风速分布图(ｙ＝－０.６ｍꎬｙ＝０.６ｍ)ꎻＢ.Ｘ轴截面风速分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ)ꎻＣ.Ｘ轴截面温度分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ).图４㊀２风机方案烘干房内部气流速度和温度分布图Ｆｉｇ.４㊀Ａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍｗｉｔｈ２ｆａｎｓＡ.Ｙ轴截面风速分布图(ｙ＝－１.０ｍꎬｙ＝－０.３ｍꎬｙ＝０.６ｍ)ꎻＢ.Ｘ轴截面风速分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ)ꎻＣ.Ｘ轴截面温度分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ).图５㊀４风机方案烘干房内部气流速度和温度分布图Ｆｉｇ.５㊀Ａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍｗｉｔｈ４ｆａｎｓ ９２４㊀第３期李国建等:热泵烘干房流场Ｆｌｕｅｎｔ建模与仿真分析０３４ 福建农林大学学报(自然科学版)第４９卷㊀Ａ.Ｙ轴截面风速分布图(ｙ＝－１ｍꎬｙ＝－０.３ｍꎬｙ＝０.６ｍ)ꎻＢ.Ｘ轴截面风速分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ)ꎻＣ.Ｘ轴截面温度分布图(ｘ＝１.８ｍꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ｍ).图６㊀６风机方案烘干房内部气流速度和温度分布图Ｆｉｇ.６㊀Ａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｄｒｙｉｎｇｒｏｏｍｗｉｔｈ６ｆａｎｓ３.４㊀统计分布运用Ｍａｔｌａｂ对模拟结果图片进行阈值分割处理ꎬ统计各颜色所占比例ꎬ得到２㊁４㊁６风机方案下截面速度与温度区间的占比统计表(表１㊁２).从表１㊁２可以看出２风机方案下ꎬ高速段(４.０~５.０ｍ ｓ－１)占比较高ꎬ为１６％ꎻ低速段(１.９ｍ ｓ－１及以下)占比最高ꎬ为５７.１％ꎻ各个温度区间均有占比ꎬ整体均匀性较差.４风机方案下中速段(３.０~３.９ｍ ｓ－１)占比最高ꎬ为２８.４％ꎻ低速段(１.９ｍ ｓ－１及以下)占比最低ꎬ为３８.３％ꎻ温度在中高温段(３２４ħ及以上)占比最高ꎬ为９７％ꎻ未出现中低温段(３１７ħ及以下)情况(图７).表明４风机方案整体均匀性在３种方案中最佳ꎬ烘干效果最好.６风机方案下ꎬ高速段(４~５ｍ ｓ－１)占比仅为５.６％ꎻ高温段(３３０ħ及以上)占比最低ꎬ为２９.３％ꎬ干燥质量和效率最差.表１㊀２㊁４㊁６风机方案下截面速度区间占比Ｔａｂｌｅ１㊀Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｔｅｒｖａｌｓｆｏｒｓｃｈｅｍｅｓｗｉｔｈ２ꎬ４ａｎｄ６ｆａｎｓ％㊀５.０ｍ ｓ－１４.０~４.９ｍ ｓ－１３.０~３.９ｍ ｓ－１２.０~２.９ｍ ｓ－１１.０~１.９ｍ ｓ－１０.９ｍ ｓ－１及以下２风机５.５１１.０１２.０１４.４１６.５４０.６４风机３.８９.２２８.４２０.３１３.７２４.６６风机０.６５.０２２.８１４.３２０.５３６.８表２㊀２㊁４㊁６风机方案下截面温度区间占比Ｔａｂｌｅ２㊀Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｅｒｖａｌｓｆｏｒｓｃｈｅｍｅｓｗｉｔｈ２ꎬ４ａｎｄ６ｆａｎｓ％㊀３３０ħ及以上３２４~３２９ħ３１８~３２３ħ３１２~３１７ħ３０６~３１１ħ３０５ħ及以下２风机５１.５３３.５１０.０３.０１.０１.０４风机４２.８５４.２３.００００６风机２９.３４２.５２３.２５.０００Ａ.速度区间占比ꎻＢ.温度区间占比.图７㊀２㊁４㊁６风机方案下截面速度和温度区间占比Ｆｉｇ.７㊀Ｌｉｎｅｃｈａｒｔｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｅｒｖａｌｒａｔｉｏｆｏｒ２ꎬ４ꎬ６ｆａｎｓｓｃｈｅｍｅ选取烘干房内部典型截面:ｘ＝１.８ꎬｘ＝０ꎬｘ＝－１.８ꎬｙ＝－０.６ꎬｙ＝０.６ꎬｚ＝０.５ꎬｚ＝１.０ꎬｚ＝１.５.以这８个截面交叉形成的１８个交点作为监测点[１４].以监测点速度和温度的变异系数ＣＶｖ和ＣＶＴ作为评价指标来反映风速场和温度场的均匀性.ＣＶ＝σ/μ－ˑ１００％(９)式中ꎬσ为全部监测点风速和温度的标准差ꎬμ－为全部监测点风速和温度的平均值.从表３可以看出:不同风机数量供风情况下ꎬ干燥房内风速场和温度场的均匀性存在较大差异ꎬ其中４风机状态下监测点风速和温度标准差最小ꎬ即风速和温度最为均匀ꎻ与２㊁６风机方案相比ꎬ风速变异系数㊁温度变异系数分别由６７.４９％㊁０.９５％和２９.８６％㊁０.７５％下降到１２.９４％㊁０.４８％.表３㊀２㊁４㊁６风机方案下监测点风速和温度的平均值和标准差Ｔａｂｌｅ３㊀Ａｖｅｒａｇｅｓａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｓｏｆｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｕｎｄｅｒ３ｓｃｈｅｍｅｓ风速平均值ｍ ｓ－１标准差ｍ ｓ－１ＣＶｖ/％温度平均值ħ标准差ħＣＶＴ/％２风机２.４３１.６４６７.４９３２６.６７３.０９０.９５４风机２.８６０.３７１２.９４３２８.５６１.５７０.４８６风机２.１１０.６３２９.８６３２５.４４２.４５０.７５４㊀小结本文通过分析５ＨＲＢ￣０３型热泵烘干机的结构和工作原理ꎬ建立了烘干机的三维模型ꎻ适当简化后ꎬ采用结构化网格建立了烘干机流体区域的ＣＦＤ模型ꎻ通过数值模拟得到入口风机数量为２㊁４㊁６风机方案下烘干室内热风的风速场和温度场.通过Ｍａｔｌａｂ对模拟结果进行处理ꎬ比较３种方案下烘干房内风速场和温度场的均匀性ꎬ模拟结果表明４风机方案下中速段(３.０~３.９ｍ ｓ－１)占比最高ꎬ为２８.４％ꎻ低速段(１.９ｍ ｓ－１及以下)占比最低ꎬ为３８.３％ꎻ温度在中高温段(３２４ħ及以上)占比最高ꎬ为９７％ꎻ未出现中低温段 １３４ ㊀第３期李国建等:热泵烘干房流场Ｆｌｕｅｎｔ建模与仿真分析２３４ 福建农林大学学报(自然科学版)第４９卷㊀(３１７ħ及以下)情况.４风机方案下监测点风速和温度标准差最小ꎬ即风速场和温度场最为均匀ꎻ与２㊁６风机方案相比ꎬ风速变异系数㊁温度变异系数分别由６７.４９％㊁０.９５％和２９.８６％㊁０.７５％下降到１２.９４％㊁０.４８％ꎻ整体均匀性在３种方案中最佳ꎬ烘干综合效果最好.参考文献[１]ＸＩＡＯＨＷ.Ｓｏｍｅｍｉｔｉｇａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ[Ｊ].ＤｒｙｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１５ꎬ３３(１４):１６７９－１６８０. 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单通道滚筒干燥机内温度场和流场数值模拟张振伟摘要：本文利用Fluent软件混合相模型进行模拟，得到干燥机内部流场的温度、速度和压力变化情况；利用离散相模型模拟得到干燥机内物料颗粒的运动轨迹。
为深入了解干燥机理和结构设计改进提供依据关键词：，气固两相流，混合相，离散相，数值模拟1.前言滚筒干燥机是一种以对流为主的传热方式使物料加热、水分汽化的干燥器，广泛应用在化工、轻工、煤炭、建材以及矿冶行业。
其优点是圆筒空间大、物料流动阻力小、操作弹性大，容易清扫等。
单通道滚筒干燥机的回转筒结构如图1，在回转筒两端分别安装进风加料室和出风排料室。
物料依靠旋转的筒体边移动边翻滚，在扬料抄板的作用下不断的被抄起和撒落，与进入回转筒内的热空气充分换热达到干燥的目的。
图1 单通道滚筒干燥机的回转筒结构2.流体有限元模型的建立本文采用的是φ1.8×16m滚筒干燥机，其工作参数：电机型号Y200L1-6，电机功率18.5KW，电机转速960rpm，减速机型号BWD-B7-43-18.5，减速机速比43，筒体转速3.88r/min。
用Pro/E软件建立三维模型，然后导入到Gambit前处理器对流体模型进行网格划分，得到整体网格单元1168058，整体网格节点409805.图2流体模型的网格划分进风加料罩上分别定义入料口和入风口为VELOCITY_INLET；排风出料罩上分别定义出料口和出风口为PRESSURE_OUTLET；回转筒外壁定义为WALL。
后处理中使用混合模型和湍流模型，选择SIPMLE算法耦合求解速度场和压力场，采用一阶迎风差分格式离散。
3.模拟结果及分析针对热风和物料的气固两相流的运动进行研究，分别将物料颗粒视为连续流体和离散颗粒，分析气固两相流的温度场、速度场和压力场，并对物料颗粒在回转筒内的分布进行模拟分析。
3.1温度场分析图3截面y=0温度图滚筒内温度是逐渐降低的，如图3所示，入风口处气体温度为400℃，物料进入滚筒内吸收大部分热量，温度升高快；同时，入风口处热风温度高，蒸发的速率大，导致了在入风口附近温度梯度变化大，大约从400℃降到320℃；被干燥物料在热风和倾斜滚筒及扬料抄板的共同作用下继续前行，当温度从271~337℃范围内变化时，此时物料含湿量降低，伴随内部水分向外部迁移，物料表面水分继续蒸发，当物料到达出口附近时达到最终含湿量同时低温混合气体由出风口排出。
2012年8月农机化研究第8期干燥箱内温度场和气流场的建模仿真与试验研究陈红意，赵满全(内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特010018)摘要：研究干燥箱内苜蓿草捆的不同放置方式对其温度场和气流场的影响，建立干燥箱的三维仿真模型．运用流体动力学软件对干燥箱体内苜蓿干燥过程中的温度场和气流场进行数值模拟，分析了在有效干燥时间内长宽高均为i O cm的苜蓿草捆竖放、横放、斜放45。
与斜放135。
情况下干燥箱内气流场变化情况。
结果表明，苜蓿横放时，速度分布最均匀，入口风速可以被充分利用，干燥效果最好。
通过实验数据与数值模拟结果的比较，证明苜蓿草的数值模拟对深入研究干燥箱内部的热空气流动具有重要意义，为干燥滚筒的设计及热效率的提高提供指导。
关键词：苜蓿；数值模拟；温度场；气流场中图分类号：S266．6文献标识码：A文章编号：1003—1∞X(2012108—0098-040引言苜蓿含有丰富的蛋白质、营养物质以及动物生长发育所需的铁、锰等微量元素，不仅是牛羊等草食家畜的主要优质饲草，也是猪、禽、鱼配合饲料中重要的蛋白与维生素补充原料¨吲。
苜蓿因含有大量的粗蛋白质、丰富的碳水化合物和多种维生素及矿物元素，有“牧草之王”之美誉¨。
4o。
干燥加工是苜蓿产业精深加工的主要方式之一，选择合适的苜蓿干燥工艺是保证在苜蓿干燥时提高干燥效率和获得较高干燥品质的基础。
因此，关于苜蓿干燥技术进展的研究对莒蓿产业的发展具有很重要的意义。
苜蓿干燥是一个复杂的强耦合非线性动力系统，在干燥过程中存在外界的干扰和模型的不确定性，如何建立有效的干燥模型是苜蓿干燥的重要基础研究内容之一，也是实现干燥全自动控制、提高干燥质量、减少能量消耗和缩短干燥时间的先决条件。
苜蓿干燥的3个外部基本因子为热风温度、空气湿度和热风速度。
关于温度和湿度对干燥速度和干燥质量的影响，国内外已有了较深人的研究。
热风速度也是苜蓿干燥的一个重要因子，正确选用热风速度不仅对干燥速度和干燥质量有较大影响，而且可使能耗大幅度降收稿日期：2011—09—22基金项目：国家农业科技成果转化资金项目(2009G B2A400054)；内蒙古自治区科技创新引导奖励资金项目(20101734)；内蒙古农业大学科技刨额团队项目(N D PY TD2010—8)作者简介：陈红意(1986一)，男，太原人，在读碗士研究生．(E—nI i l) 236144088@163．coi n。
流化床干燥综合3D虚拟仿真实验项目操作说明流化床干燥综合3D虚拟仿真实验项目是利用动态数学模型实时模拟真实实验流化床干燥的现象和过程，通过3D 仿真实验装置交互式操作，产生和真实实验相一致的实验现象和结果。
根据学生的需求与知识结构，构建了两个层次（基础理论型、仿真操作型）四个教学单元的实验内容，使实践教学内容由验证理论向综合应用、研究设计延伸，使不同层次、不同类型的学生都能在本仿真项目中，根据自己的需要来进行自主学习。
能够体现化工实验步骤和数据梳理等基本实验过程，满足工艺操作要求，满足流程操作训练要求，能够安全、长周期运行。
既能让每位学生都能亲自动手做实验，观察实验现象，记录实验数据，达到验证公式和原理的目的，且能够进一步通过对设备参数的改变，来加深对知识点和原理的理解。
一、干燥工艺及相关设备的认识本单元主要包括干燥工艺的主要原理、流程、设备及过程特点等，并拓展介绍相关的流体输送设备、传热流程及设备。
通过手动设备拆装，观察流化床干燥器内部构件，达到了解其整体结构的目的。
二、流化床干燥单元操作的开车、停车本单元的主要目的是让学生掌握流化床干燥单元的开、停车方法过程中所需要控制的相关参数等。
在这一单元，采用指导模式和自主操作两种学习方式。
指导模式的学习，是学生在软件提示下，进行设备的开停车步骤操作。
学生也可以选择自主操作模式，自主操作设备的开车、正常运行和停车步骤。
基本操作1、快捷键操作：W（前）S（后）A（左）D（右）、鼠标右键（视角旋转）。
图 1-1注：在非中文输入状态下，点击 W 可逐步放大页面，点击 A 界面右移，可使左边装置进入视角，点击 D 界面左移，可使右边装置进入视角，点击 S，退出拉近，界面恢复。
2、进入主场景后，可进入相应实验室，如流体力学实验室，完成实验的全部操作，进入实验室后可回到主场景中。
按住鼠标滚轮上下移动鼠标可进行视角的调整。
3、拉近镜头：鼠标左键双击设备进行操作，还可使用快捷键 W。
分类号密级UDC学位论文闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟作者姓名：吴指导教师：张副教授东北大学工程图学教学与研究中心申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：机械设计及理论论文提交日期：2008年6月15日论文答辩日期：2008年6月20日学位授予日期：2008年7月25日答辩委员会席：评阅人：东北大学2008年6月A Master's Thesis in Mechanical Design and TheoryNumerical Simulation of Gas-Solid Two-phase Flow Within spin flash dryerby WuSupervisor: Associate Professor ZhangNortheastern UniversityJune 2008独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。
论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。
本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。
（如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。
）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：SZ45型闪蒸干燥机内气固两相流数值模拟摘要旋转闪蒸干燥装置是国外八十年代推出的将干燥技术和流态化技术综合为一体的一种干燥设备。
该装置技术先进、设备紧凑、操作简单、维修方便，强化了气固传热效果。
节能效果显著，是一种高效、快速的理想干燥设备，在化工、印染等行业得到了广泛的应用。
江苏科技大学硕士学位论文基于FLUENT的烘干机内部流场分析与结构优化姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：***2010-12-28摘要烘干机是隧道式洗衣机上的一个重要组成部分，它的主要作用是烘干洗涤织物。
评价烘干机性能好坏的一个重要指标就是烘干效率问题，所以开展对烘干机内部流场分析的研究具有重要的意义。
本文采用CFD方法对烘干机内部流场进行数值模拟分析，主要研究内容如下：1）深入研究了数值模拟相关理论，主要包括：计算流体力学基本理论；有限体积法基本理论；数值求解方法；湍流模型和壁面函数。
2）本文借助CFD数值模拟对烘干机内部流场进行了系统的分析，根据烘干机内部流动特点，建立烘干机物理模型和数学模型，运用结构化网格对烘干机内部进行划分网格，应用有限体积法对方程进行数值计算，分析得出烘干机内部压力场、温度场和速度场；重点分析烘干机内部回流区大小和监测点速度大小，为烘干机结构优化作好准备。
3）以原结构烘干机内部流场计算为基础，对影响烘干机内部流场性能的结构参数进行重点分析。
对不同结构烘干机作对比，研究不同结构下烘干机内部流场特点，分析不同结构下烘干机内部压力场、温度场和速度场，重点比较不同结构下烘干机内部回流区大小和烘干机内部监测点速度值的大小，最终设计出烘干机最优结构，优化烘干机内部流场，减少烘干机内部能量损失。
4）针对原结构烘干机和改进后烘干机进行实验研究，并对实验结果进行分析，通过对比分析验证了本文数值模拟仿真的正确性。
本文运用FLUENT软件对烘干机内部流场进行数值仿真分析，并分析不同结构下烘干机内部流场特点，通过分析比较出烘干机结构最优方案，最后通过实验验证数值模拟仿真的正确性。
关键词烘干机；CFD；流场分析；数值模拟AbstractDryer is one of the important parts on the Tunnel-type washing machine.The main role of the dryer is to dry cleaning fabrics.Analysis of the dryer is an important indicator of the performance efficiency of drying,so it is important for carrying out the dryer analysis of the flow field.In this paper,we analysis the simulate of flow field inside the dryer by CFD method.The main contents are as follows:1）Depth study of the theory of numerical simulation,it mainly contains:the basic theory of computational fluid dynamics;the basic theory of finite volume method;numerical solution;turbulence model and wall function.2)With the help of CFD simulation,analysising the internal flow field system of dryer.Accoring to the internal flow characteristics of the dryer,We establish the physical and mathematical models of the dryer. The use of structured grid inside of the dryer mesh,finite volume method for numberical calculation of equations to analyze the internal pressure field obtained dryer,temperature and velocity field,and analyzing the internal recirculation dryer size and velocity monitoring points,and it is prepared for structural optimization of the dryer.3)The performance of the dryer on the structural parameters of single-target analysis is based the original structure of the flow field pparing different structures, different structures of the flow field inside the dryer,the dryer different structures obtained internal pressure field,temperature field and velocity field.We focus on comparing different structures within the recirculation region the size of the dryer and the drying rate of the value of monitoring points inside the size of the final optimal structure obtained dryer and optimization of the dryer flow field,reducing the energy loss of the dryer.4)The dryer have been investigated in the original structure and improved structure dryer.And analysising the experimental results.And we verify the numerical simulation accuracy by comparing.In this paper,dryer is simulated the flow field analysis by fluent software.we analysis the flow field characteristics of the dryer in the different structures and the structure of the optimal solution dryer by comparing.Finally,numerical simulation is verified the accuracy by experiments.Keywords dryer; CFD; flow field analysis; simulation论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
基于CFD的干燥室气流优化研究罗权权;李保国;袁成豪【摘要】为解决干燥室存在气流不均匀,采用计算流体力学(CFD)对干燥室气流组织进行了模拟分析,提出了改直角壁面为圆弧角,避免产生涡旋;增设挡板分流,促进气流均匀分布的优化方案,并模拟分析挡板数量对气流的影响,设置挡板试验.结果表明:干燥室内设置三块挡板时,最大温差为8K,流速维持在1m/s左右,室内温度大于平均温度值332.7K的区域占干燥室80.5％,有效地提高了气流均匀性.【期刊名称】《包装与食品机械》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】6页(P27-31,35)【关键词】干燥室;气流均匀;CFD;后处理;导流板【作者】罗权权;李保国;袁成豪【作者单位】上海理工大学食品科学与工程研究所,上海 200093;上海理工大学食品科学与工程研究所,上海 200093;长沙理工大学化学与生物工程学院,长沙410114【正文语种】中文【中图分类】S375;TU834.8520 引言热风干燥是农产品干燥常用方法，热风干燥系统通常由供热系统、风系统、干燥室等组成，干燥室的结构设计直接影响物料的干燥品质和干燥速率。
目前的干燥设备送风方式大多使用管道送风，在干燥室内出现气流分布不均匀现象，造成干燥不均、能源浪费等问题。
合理的干燥室结构能起到降低能耗的效果［1］。
采用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）对干燥室内进行流体模拟研究［2-3］，不仅可以验证设计的准确性和合理性，还可掌握干燥室内空气的流动情况，对于提高流场分布的均匀性，降低干燥能耗具有指导意义。
师建芳［4］等为解决单一风机隧道干窑存在的风速不均匀问题，提出了多种进风方式，并利用计算流体力学对实际生产进行流场数值模拟，结合生产成本与进风效果得到最优方案，极大减少了试验成本。
赵海波［5］以包菜种子热泵干燥为研究对象，利用CFD模拟和统计分析方法，分析了4种流动方式对气流均匀性的影响，并得出气流在干燥室左上角流入，右下角流出方式干燥效果最佳。
热风式枸杞烘干机烘干室结构优化及流场分析于洋;李若兰;夏治新;卢宇【摘要】热风式枸杞烘干机有较高的性价比,市场上常用其进行枸杞鲜果的烘干,常见的热风式枸杞烘干机按烘干室结构不同可分为箱式及带式枸杞烘干机.为此,针对箱式枸杞烘干机工作过程中由于流场分布不均匀导致枸杞干果品质参次不齐及枸杞由于其含糖份较高在烘干过程中出现粘黏的问题,在带式连续烘干机的基础上,对带式枸杞烘干机烘干室结构进行优化设计.同时,采用CFD软件FLUENT对两种烘干室内的气流分布状况进行模拟分析及对比,仿真结果表明:带式枸杞烘干机烘干室内流场分布较均匀,改进后的烘干室有效解决了枸杞烘干过程中出现的粘黏问题,保证了枸杞烘干品质,验证了模型的可行性.本研究为优化热风式枸杞烘干机烘干室的设计研究提供了理论依据.【期刊名称】《农机化研究》【年(卷),期】2019(041)009【总页数】8页(P214-221)【关键词】枸杞烘干机;结构优化;流场分布;计算流体力学【作者】于洋;李若兰;夏治新;卢宇【作者单位】西安科技大学机械工程学院,西安 710054;西安科技大学机械工程学院,西安 710054;西安科技大学机械工程学院,西安 710054;西安科技大学机械工程学院,西安 710054【正文语种】中文【中图分类】S226.60 引言枸杞因其丰富的营养成分而深受人们的喜爱，在枸杞鲜果的烘干过程中，枸杞的含水量从约80%下降到约13%。
比较传统的枸杞烘干方法是自然晾晒，一般需3～4天才能晒干枸杞，易受天气影响且卫生条件差。
为了克服这些缺点，热风干燥、真空冷冻干燥、微波干燥等新型枸杞干燥技术应用而生。
采用热风干燥原理的箱式枸杞烘干机应用广泛[1]，优点是结构简单、成本低；但存在烘干室内流场分布不均匀、枸杞烘干过程中易粘结，以及自动化程度较低等问题。
研究表明，烘干机烘干室内物料烘干的均匀程度与流场分布规律基本一致[2]。
代建武等[3]利用FLUENT软件对气体射流冲击干燥机气流分配室的流场进行了模拟并对其结构进行了优化。
包装工程第45卷第9期·150·PACKAGING ENGINEERING2024年5月悬浮式烘箱风嘴结构的优化设计及实验验证武秋敏*，焦鑫康，夏禹康，刘腾（西安理工大学印刷包装与数字媒体学院，西安710048）摘要：目的创新设计风嘴泄压孔结构，优化风嘴和基材之间由于气流撞击而形成的涡流，导致基材表面风速温度堆积不均匀的问题。
方法采用Fluent软件，建立单一的风嘴仿真模型，并利用RNG k-ε湍流模型进行数值仿真模拟，分析风嘴有无泄压孔结构对基材干燥特性的影响，并在7种泄压孔设计结构中确定了相对最优方案，通过搭建实验台验证最优风嘴泄压孔结构设计的合理性。
结果实验研究结果表明，通过增设相对最优风嘴泄压孔结构，基材表面涡流产生区域平均风速提高了3.32 m/s，均方差降低了0.86；平均温度提高了24.76 K，均方差降低了5.96，表明设计有泄压孔结构的风嘴能明显改善由于涡流堆积造成的风速和温度较低的现象。
结论设计泄压孔结构的风嘴在两狭缝之间区域的风速和温度均有明显提升，涡流区域的压力产生明显下降，改善了风嘴两狭缝之间由漩涡引起的风速、温度较低现象。
关键词：悬浮式烘箱；热风干燥；风嘴优化设计；实验验证中图分类号：TB482.2 文献标志码：A 文章编号：1001-3563(2024)09-0150-08DOI：10.19554/ki.1001-3563.2024.09.019Optimized Design and Experimental Verification of Suspended Oven Nozzle StructureWU Qiumin*, JIAO Xinkang, XIA Yukang, LIU Teng(Faculty of Printing, Packing and Digital Media Technology, Xi'an University of Technology, Xi'an 710048, China)ABSTRACT: The work aims to innovatively design the structure of the nozzle pressure relief hole to optimize the vortex formed between the nozzle and the substrate due to airflow impingement which leads to the problem of non-uniformity of wind speed and temperature buildup on the surface of the substrate. A single nozzle simulation model was established by Fluent, and numerical simulation was carried out by the turbulence model to analyze the effect of the nozzle with or without pressure relief hole structure on the drying characteristics of the substrate. Meanwhile, the relative optimal scheme was determined among seven designed structures of pressure relief hole, and the reasonableness of the optimal structure design of nozzle pressure relief hole was verified by setting up an experimental bench. The experimental results showed that by adding the relatively optimal nozzle pressure relief hole structure, the average wind speed in the vortex generating area on the surface of the substrate increased by 3.32 m/s, with the mean square deviation decreasing by 0.86, and the average temperature increased by 24.76 K, with the mean square deviation decreasing by 5.96, which indicated that the nozzle with the design of the relief hole structure could significantly improve the phenomena of lower wind speed and temperature due to the buildup of the vortex flow. The nozzle designed with pressure relief hole has a significant increase in wind speed and temperature in the area between the two slits, and the pressure generation in the vortex area decreases significantly, which improves the phenomena of lower wind speed and temperature caused by vortex between the two slits of the nozzle.KEY WORDS: suspended oven; hot air drying; optimized design of nozzle; experimental verification收稿日期：2023-11-20基金项目：陕西省自然科学基础研究计划重点项目（2022JZ-30）；陕西省教育厅重点科研计划项目（20JY054）；国家自然科学基金（52075435）第45卷第9期武秋敏，等：悬浮式烘箱风嘴结构的优化设计及实验验证·151·烘箱是高精密印刷涂布设备的重要组成部分。
不同进风方案下隧道烘干窑热风流场CFD模拟和优化师建芳;吴中华;刘清;娄正;赵玉强;朱明【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2014(000)014【摘要】隧道烘干窑内同一横截面的热风均匀性影响着物料干燥均匀性和产品质量，而烘干窑入口风速分布直接影响着窑内热风流场的均匀分布。
为了解决单一风机直进风隧道烘干窑存在的风速不均匀问题，提出了多种进风结构设想，并利用计算流体力学方法对实际生产的隧道窑进风流场进行数值模拟，研究3种不同的进风方案（4风机、6风机和9风机）对隧道窑内热风流场均匀性的影响。
模拟结果表明：6风机方案下隧道窑入口处进风均匀，热风扩散距离短，窑内热风流场整体均匀性较佳，综合性价比最高。
研究结果为隧道窑入口进风的设计提供参考。
%The tunnel dryers with direct blowing are widely applied to dry agricultural products in Chinese rural area. While in practice, the existing single fan blowing designs were found to cause a non-uniform gas velocity distribution inside the tunnel, which results in a non-homogeneous drying quality of the dried product. To address this problem, a multiple fans blowing design concept was proposed in this paper and its feasibility was evaluated by using the computational fluid dynamics (CFD) modeling method. In this paper, the CFD model was developed to simulate the cold flow field inside the tunnel dryer and thus the drying process was ignored at the present stage. The self-developed CFD model consisted of governing equations and suitable boundary conditions. The governingequations comprised of the mass, momentum conservation ones, the K-epison turbulent ones. The boundary conditions were set according to the actual operation conditions of the tunnel dryer and included the velocity inlet, pressure outlet, and non-slip boundary ones. The mathematical model was solved using a commercial CFD software-Fluent 6.3. The flow field inside an industrial tunnel dryer with a single fan blowing used for the drying of cowpeas was measured experimentally and simulated using the above CFD model. The CFD simulation results were compared with the experimental data to validate the CFD model. Both the simulation and experimental results showed that a strong, hot air inlet jet with a velocity of 9 m/s was formed under the air flow rate of 6 300 m3/h. The strong air jet would diffuse completely after 10 m of the whole dryer length of 15 m, causing a big non-uniform gas velocity distribution inside the tunnel dryer. Aiming to reduce the strong air jet forming in the single fan blowing design, four, six, and nine fans blowing designs were proposed and their gas velocity distributions were also simulated using the CFD model. It was found that when keeping the air flow rate of 6 300 m3/h, the complete diffusion distance of the inlet air jet was 3 m for the nine fans case, 4 m for the six fans case, and 6 m for the four fans case. Compared with the 10 m diffusion distance in the single fan case, the diffusion distance was shortened largely in the six and nine fans designs and the gas velocity distribution inside the tunnel dryer was also improved. The reduction in the diffusion distance was a result of the reduced air jet velocity due to the increased fan numbers. Simulation results showed that the air inlet jetdiffused fast in the dryer width direction, then in the length direction, and finally in the height direction. The compact material structure hinders the through flow between the material layers and thus, the gas diffusion in the dryer height direction was inhibited. For example, in the case of four fans design, the diffusion distance was about 6 meters at the middle height (Z=0 m), 7 meters at Z=0.5 m. At the top part of the dryer where Z=1 meter, air velocity was small. Comparison of the four, six, and nine fans designs showed that the nine fans case could achieve the most uniform gas inlet velocity distribution and homogeneous flow field inside the tunnel dryer, but the six fans design was more cost-effective. The results obtained in this work provide a reference for the optimization design of the air inlet structure of the tunnel dryers.【总页数】7页(P315-321)【作者】师建芳;吴中华;刘清;娄正;赵玉强;朱明【作者单位】农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所，北京 100125;天津科技大学机械工程学院，天津 300222;农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所，北京 100125;农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所，北京 100125;农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所，北京 100125;农业部规划设计研究院农产品加工工程研究所，北京 100125【正文语种】中文【中图分类】S375【相关文献】1.CFD预测不同进风方向对蒸发式冷凝器流场的影响 [J], 朱进林;谢晶;王金锋;杜子峥;周洪剑2.不同进出风品方式下汽车流场模拟研究 [J], 王晓明;赵又群3.四面出风内机CFD模拟及流场分析与优化 [J], 黄钊;肖薇薇4.热风式枸杞烘干机烘干室结构优化及流场分析 [J], 于洋;李若兰;夏治新;卢宇5.热风式枸杞烘干箱烘干室流场数值模拟及分析 [J], 陶向前;张孝德;张祥因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
