基于計(jì)算流體力學(xué)的干燥窯風(fēng)速檢測(cè)與建模仿真研究.pdf

1、木材是全球應(yīng)用最廣的工程材料之一。木材干燥是一個(gè)復(fù)雜的強(qiáng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng),在干燥過(guò)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(chǔ)研究?jī)?nèi)容之一,也是實(shí)現(xiàn)干燥全自動(dòng)控制,提高干燥質(zhì)量,減少能量消耗,縮短干燥時(shí)間的先決條件。對(duì)干燥一定樹(shù)種的木材來(lái)說(shuō),當(dāng)其他影響干燥速率的因素(如空氣溫度、濕度、板材厚度)相對(duì)恒定時(shí),空氣流速與木材干燥的速率存在某一關(guān)系,循環(huán)風(fēng)速也是木材干燥的一個(gè)重要因子,正確選用循環(huán)風(fēng)速,不

2、僅對(duì)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(duì)實(shí)驗(yàn)室用頂風(fēng)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(jìn)行了研究,探討了木材干燥窯內(nèi)的風(fēng)速因子對(duì)干燥窯性能的影響重要性。將計(jì)算流體力學(xué)CFD(Computational Fluid Dynamics)方法引入木材干燥窯建模及仿真的研究中,對(duì)其建立了三維穩(wěn)態(tài)的模型,進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算(使用FLUENT計(jì)算流體力學(xué)軟件)。計(jì)算結(jié)果給出了合理的流場(chǎng)分布,并與實(shí)

3、驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比,并用所做的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析,驗(yàn)證了所采用的CFD模型的可行性與準(zhǔn)確性。在以上研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步預(yù)測(cè)了實(shí)驗(yàn)室用頂風(fēng)式木材干燥窯內(nèi)部空氣的速度場(chǎng)的分布情況,分析了實(shí)驗(yàn)室用頂風(fēng)式木材干燥窯在風(fēng)機(jī)給定不同風(fēng)速時(shí)的空氣流動(dòng)特性,同時(shí)又討論了各工況下的平均風(fēng)速-v值、均方差σ值和變異系數(shù)V值,進(jìn)一步對(duì)比分析研究了所建立的頂風(fēng)式木材干燥窯模型的最優(yōu)風(fēng)速指標(biāo)。
　　 本文的研究結(jié)果表明:通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型仿

4、真結(jié)果的比較,驗(yàn)證了所建立的木材干燥窯的CFD模型的可行性與準(zhǔn)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(chǎng)的仿真模擬研究。通過(guò)對(duì)各工況的對(duì)比計(jì)算分析得出,風(fēng)機(jī)給定氣流速度為3m/s時(shí)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(cè)點(diǎn)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(rèn)為,對(duì)于所建立的實(shí)驗(yàn)室用頂風(fēng)式木材干燥窯的CFD模型,在七種工況中,工況4(即風(fēng)機(jī)給定風(fēng)速為3m/s)為最優(yōu)情況