粮堆参数测定(杨德勇指导)

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1、中国农业大学本科生“URP”立项申请书项目名称粮堆参数测定申请人杨德勇工作单位工学院联系电话13552112693电子信箱ydy@cau.edu.cn填表日期2012年3月中国农业大学教务处制3项目名称粮堆参数测定项目起止时间2012年7月-2012年6月项目申请人情况姓名杨德勇性别男出生日期1970.6最后学历与学位研究生博士专业技术职务副教授从事专业农业工程一、项目概况粮食储藏过程中的湿热状态是影响粮食储藏安全的关键因素。为有效控制仓内储粮质量，需要详细了解仓内储粮和气体的湿、热、运动等的实时状态。仓储粮堆内的热质传递问题在科学上属于非固结多孔介

2、质内部热量、质量和动量的传递过程，而粮食储藏科学领域相关方面的研究成果报道很少。现有模型研究中通常不考虑堆积介质的孔隙结构参数，一般通过“连续假设”或“容积平均”法，将谷堆看作在大尺度上均匀分布的虚拟连续介质进行模型的构建，而粮堆内孔隙的复杂几何结构很难使连续介质条件得到满足，且影响谷物颗粒与粮堆内气流间的热质传递过程。由于谷物颗粒的当量直径较大（d≥2mm）、粒度分布比较均匀、孔隙内气流速度相对较大，因此更适宜应用孔道网络方法对传递过程进行模型模拟研究。由于孔道网络理论是一种基于“离散介质假设”的方法，它直接在孔道水平上建立模型，因此，在其数学模型

3、求解过程中首先必需提供物理模型的孔道结构信息。一个孔道网络物理模型的孔道结构是很复杂的，它包括骨架颗粒、孔与喉以及它们的相互拓朴关系。目前研究中基本忽略了粮堆中的孔隙结构参数分布对流体流动及热质传递过程的影响，仅通过粮堆孔隙率这一单一参数来反映粮堆堆积情况，或用粮堆剖面的二维孔隙结构参数来代替粮堆的三维孔隙结构参数，这不可避免地会造成基于这些孔隙结构参数所构建的热质传递模型模拟精度的降低，因此有必要研究粮堆中的相关参数，包括结构参数和特性参数。二、实施计划及方案(明确各个环节对培养学生创新能力的具体思路及考核办法)1、测定粮食颗粒的尺寸分布情况研究我

4、国主要粮食种类及主产品种物料的尺寸分布情况，并通过显著性检验确定在构建孔道网络模型时是否可忽略品种尺寸间差异。2、测定粮食颗粒的热特性参数测定我国主要粮食种类及主产品种物料的导热系数，及其随物料温度、含水率变化的变化规律，为研究粮堆的热质传递规律奠定基础。3、粮堆二维孔隙结构参数的测定利用不饱和树脂固化粮堆，利用切片法获取粮堆的二维分布情况，测定其相应的孔隙结构参数，及其随粮堆深度增大的变化规律。4、粮堆三维孔隙结构参数的测定利用粮堆二维图像构建三维结构，利用Matlab及自编程序测定三维结构中的孔隙结构参数，并研究二维结构参数与三维结构参数间的差异

5、。3三、项目实施的基础和条件本人长期从事传递过程理论与过程模型模拟、谷物干燥储藏等方面的研究工作和农业物料物理特性、农业机械与设备课程的教学工作，在农业物料物理特性参数测试和模型模拟方面拥有较丰富的研究经历，已在粮食储藏、多孔介质干燥的孔道网络模型与模拟领域具有一定的研究基础和研究成果，现主持国家自然科学基金项目“仓储粮堆三维孔道网络热质传递模型的构建”，并作为主要研究人员参加了国家自然科学基金“多孔介质干燥过程热质传递的分形孔道网络模型及模拟”的研究工作，具备很好的研究基础。本人所在干燥实验室拥有用于农业物料物理特性参数测试所需的实验仪器设备及图像

6、处理所需的计算机和工作站，可满足参数测试、图像处理、编程计算要求。四、学生提交的成果1、我国主要粮种主产品种粮食颗粒的尺寸分布规律2、我国主要粮种主产品种粮食颗粒的导热系数3、粮堆的二维孔隙结构参数4、粮堆的三维孔隙结构参数五、经费预算能源及动力消耗：300元材料费：1000元测试/计算/分析费：500元出版物/文献/信息检索费：200元合计：2000元六、学院URP领导小组意见签字（盖章）年月日3