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第 30 卷 第 1 期 农 业 工 程 学 报 Vol.30 No.1 2014 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2014 47 喷雾接种生物颗粒两相流及其对菌种活性的影响 1 1 2 李建华 ，郑加强 ，余 果 （1. 南京林业大学机械电子工程学院，南京 210037 ； 2. 南京师范大学附中（江宁分校），南京 211102 ） 摘 要：纯种固态发酵喷雾接种的喷雾系统可能会直接影响微生物的活性，造成微生物的死亡。该文利用固-液两 相流理论分析了喷雾接种两相流体中微生物的受力状况，并对该两相流流态特征进行了定性，分析了流体微元体 对微生物损伤程度综合衡量参数——黏性能量耗散率公式的理论依据，为后续喷头内部流场仿真奠定了基础。在 FLUENT 里创建了一个通过流场信息来计算黏性能量耗散率的用户自定义函数，在合理设置边界条件和初始条件 的基础上，对在不同孔口尺寸、入口压力条件下空心锥雾喷头的黏性能量耗散率等内部流场进行了数值模拟；设 计并制造了一套喷雾接种试验系统，确定了相应的测试试验酵母菌活性的方法。采用 CFD 仿真和试验验证的方法 量化分析了喷头孔口尺寸、喷雾参数等因素对喷雾后生物活性的影响。结果表明，用喷雾接种实现纯种固态发酵 过程的自动化、保证接种的均匀性是可行的；接种时喷雾压力越大、喷头孔口尺寸越大，喷头内部流场内能量耗 散率极值也越大，菌种死亡率越高，据此可以找到保证接种后微生物存活率的最佳喷雾特性参数。该文的研究为 固态发酵喷雾接种或病虫害防治喷施生物农药的应用提供了基础，并可为进一步研究其他喷头对微生物活性的影 响提供借鉴。 关键词：喷雾，喷头，两相流，计算流体力学，接种，酵母菌，能量耗散率 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2014.01.007 中图分类号：TQ920.5 ；S224.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2014)-01-0047-08 李建华，郑加强，余 果. 喷雾接种生物颗粒两相流及其对菌种活性的影响[J]. 农业工程学报，2014，30(1)： 47－54. Li Jianhua, Zheng Jiaqinang, Yu Guo. Solid-liquid two-phase flow of microbial particle spraying inoculation and its influence on microbial viability[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(1): 47 －54. (in Chinese with English abstract) [9] 微生物活体生命周期短，对环境因素比较敏感 。喷 0 引 言 头是影响喷雾后微生物存活率的关键因素。喷头的 固态发酵（solid state fermentation，SSF）又称 结构、尺寸以及喷雾条件、喷雾特性参数等可能直 固体发酵，是在低湿含量（aw ）的固态培养基上（一