基于計算流體力學的干燥窯風速檢測與建模仿真研究.pdf

1、木材是全球應用最廣的工程材料之一。木材干燥是一個復雜的強耦合非線性動力學系統(tǒng),在干燥過程中存在外界的干擾和模型的不確定性,如何建立有效的干燥模型是木材干燥的重要基礎研究內(nèi)容之一,也是實現(xiàn)干燥全自動控制,提高干燥質(zhì)量,減少能量消耗,縮短干燥時間的先決條件。對干燥一定樹種的木材來說,當其他影響干燥速率的因素(如空氣溫度、濕度、板材厚度)相對恒定時,空氣流速與木材干燥的速率存在某一關系,循環(huán)風速也是木材干燥的一個重要因子,正確選用循環(huán)風速,不

2、僅對干燥速度和干燥質(zhì)量有較大影響,而且可使能耗大幅度降低。
　　 本文針對實驗室用頂風式木材干燥窯的內(nèi)部氣流循環(huán)分布規(guī)律和影響因素進行了研究,探討了木材干燥窯內(nèi)的風速因子對干燥窯性能的影響重要性。將計算流體力學CFD(Computational Fluid Dynamics)方法引入木材干燥窯建模及仿真的研究中,對其建立了三維穩(wěn)態(tài)的模型,進行了數(shù)值仿真計算(使用FLUENT計算流體力學軟件)。計算結果給出了合理的流場分布,并與實

3、驗值進行了對比,并用所做的實驗數(shù)據(jù)對仿真模擬結果進行了對比分析,驗證了所采用的CFD模型的可行性與準確性。在以上研究的基礎上,進一步預測了實驗室用頂風式木材干燥窯內(nèi)部空氣的速度場的分布情況,分析了實驗室用頂風式木材干燥窯在風機給定不同風速時的空氣流動特性,同時又討論了各工況下的平均風速-v值、均方差σ值和變異系數(shù)V值,進一步對比分析研究了所建立的頂風式木材干燥窯模型的最優(yōu)風速指標。
　　 本文的研究結果表明:通過實驗數(shù)據(jù)與模型仿

4、真結果的比較,驗證了所建立的木材干燥窯的CFD模型的可行性與準確性,因此該CFD模型亦可用于不同干燥階段的速度、溫度、濕度及壓力場的仿真模擬研究。通過對各工況的對比計算分析得出,風機給定氣流速度為3m/s時的變異系數(shù)較低即氣流循環(huán)分布的均勻性優(yōu)于其他情況,并且各測點的氣流速度均在資料給定的最佳速度范圍內(nèi),因此綜合各種因素考慮認為,對于所建立的實驗室用頂風式木材干燥窯的CFD模型,在七種工況中,工況4(即風機給定風速為3m/s)為最優(yōu)情況