基于DEM－CFD的马铃薯堆气流阻力与传热特性模拟研究

作     者：王红智 甄琦 塔娜 许超 庄小强 

作者机构：内蒙古农业大学机电工程学院 内蒙古农业大学能源与交通工程学院 

出 版 物：《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》 (Journal of Inner Mongolia Agricultural University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：内蒙古自然科学基金(2022M803040)、(2024QN03058) 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(BR22-14-03) 

主　　题：DEM-CFD耦合 马铃薯 半地下贮藏室 气流阻力 传热传质 

摘      要：本研究采用离散元与计算流体力学耦合方法，在内蒙古农业大学的半地下式贮藏室中，对荷兰15号马铃薯品种贮藏过程中的气动阻力和传热传质特性进行了模拟研究。通过参数标定和模型建立，模拟了马铃薯颗粒堆积过程，最后通过离散元与计算流体力学耦合的方法对马铃薯堆贮藏过程进行仿真研究，探究窖门开关时，孔隙率与摆放位置对马铃薯堆气动阻力和传热特性的影响。研究发现，窖门关闭时低孔隙率堆体保温效果更佳，而开启时低孔隙率堆体内部温度较低。此外，马铃薯堆靠近墙壁的区域温度低于中心区域，窖门关闭时，靠近南北墙的马铃薯堆内部整体平均温度低于中心的马铃薯堆0.35℃，窖门打开时，靠近北墙的马铃薯堆内部整体平均温度低于靠近南墙的马铃薯堆0.13℃。马铃薯堆内部速度变化较小，温度对速度影响有限。合理调整马铃薯堆与墙壁间隙，尤其在窖门开启时，可有效控制热量流失，优化散热效果。本文研究的马铃薯的气动阻力和传热特性，对改进马铃薯贮藏技术具有指导意义。