馬鈴薯熱風(fēng)干燥過程中物性變化的數(shù)值模擬及可視化研究.pdf

1、馬鈴薯干制品因其營養(yǎng)豐富、體積小、重量輕便于運(yùn)輸,攜帶和貯藏方便,越來越受到人們的歡迎。熱風(fēng)干燥方法具有設(shè)備投入資金少、操作簡單、易于控制的特點(diǎn),是用于馬鈴薯干燥加工的主要方法。但是馬鈴薯在熱風(fēng)干燥過程中會(huì)發(fā)生干縮、干裂、表面硬化、多孔性等物理變化,在一定程度上會(huì)降低馬鈴薯干制品的物性品質(zhì),滿足不了人們的需求。所以為了提高馬鈴薯干制品的物性品質(zhì),就需要對(duì)熱風(fēng)干燥過程進(jìn)行研究,掌握馬鈴薯的熱風(fēng)干燥特性。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段既耗材耗時(shí),又無法

2、實(shí)現(xiàn)對(duì)干燥過程的預(yù)測(cè)和監(jiān)控,所以能快速、直觀、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)食品熱風(fēng)干燥規(guī)律的數(shù)值模擬和可視化研究方法應(yīng)運(yùn)而生。
　　 本課題以馬鈴薯為實(shí)驗(yàn)材料,以熱風(fēng)干燥過程中馬鈴薯的溫度、水分及收縮和變形作為指標(biāo),研究在干燥過程中馬鈴薯內(nèi)部的傳熱、傳質(zhì)、收縮和形變過程,利用三維非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和水分?jǐn)U散方程以及應(yīng)力、應(yīng)變理論建立基礎(chǔ)方程,并利用Galerkin有限元法進(jìn)行推導(dǎo)后用計(jì)算機(jī)編程語言Fortran對(duì)其編程計(jì)算,建立干燥過程中的馬鈴薯的溫度

3、分布和水分分布及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的數(shù)學(xué)模型,模擬干燥過程中物料的品質(zhì)隨時(shí)間的變化,明確各干燥條件對(duì)物料品質(zhì)的影響,并利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。最后,利用Femap軟件的可視化功能,以動(dòng)態(tài)直觀的表現(xiàn)方法模擬馬鈴薯的干燥過程。主要結(jié)果如下:
　　 1)建立了馬鈴薯熱風(fēng)干燥過程中的傳熱傳質(zhì)模型和收縮模型,模擬了干燥過程中馬鈴薯溫度、水分及體積和方向收縮的變化。
　　 2)經(jīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證,模擬值與實(shí)驗(yàn)值基本一致,證明本