颗粒物质(粮食)通风阻力试验的研究.pdfVIP

颗粒物质（粮食）的通风阻力试验研究 李其弢，胡天群，俞忠，杨英强，房詠柳 上海交通大学工程力学系，上海 （200240） 摘 要：颗粒物质广泛地分布于地球上，是人们所熟悉的物质类型之一。大量颗粒组成的 离散物质体系具有独特的性质和运动规律，是近十年来物理学研究中的一个活跃领域。本 文以典型的颗粒物质：稻谷、玉米、大米为研究对象，将众多粮食颗粒堆积成的粮堆视作 一种多孔介质体系，通过试验方法研究了此类颗粒物质在重力作用下，不同粮堆高度的通 风阻力变化，结果显示出众多粮食颗粒组成的粮堆在低雷诺数下的流场阻力特性。文中对 在粮堆这个非固结颗粒体系中应用 Darcy 定律进行了参数修正，试验结果可以为 CFD 计算 以及粮食储存过程中的降温、除湿等工程实践提供参考。 关键词：颗粒物质；多孔介质；粮食；粮仓；机械通风 计算流体在多孔介质中流动的阻力损失。 1 前言 在层流情况下，不考虑重力作用，Darcy 颗粒态是除固态、液态、气（汽）态 [3][6] 定律具有如下数学形式 ： 以外广泛存在于自然界中的物质形态，沙 K v − ∇P （1） 粒、土壤、矿石、粮食等等都是颗粒物 µ 质。一般定义颗粒尺度在 1um~10000m 范围 式中 v 为流动速度，K 为比例系数。 的物质都可以称为颗粒物质。从势能角度 研究表明当雷诺数 Re 超过 10，比例系数 K 分析，颗粒物质的重力势能远大于热势 将逐渐减小，Darcy 定律中的线性关系发 能，温度造成的热运动对它的影响可以忽 生改变。在粮食贮藏行业中，给粮仓进行 略，颗粒之间的相互作用主要是摩擦力和 人工机械通风，风速范围一般控制在 惯性力等宏观作用力。当众多颗粒物质组 0.1m/s 左右，相应的雷诺数 Re 范围在 成一个物质体系，例如粮堆，它具有无穷 20～300 之间，超出了定律适用的范围， 多的亚稳态，可以随意堆积并保持稳定 ) 米 [1,2] ( 大米 。工程中为了不同的目的，常常设计不 度 玉米