多孔介质预热过程的水分流和热流研究*

将非平衡热力学的水分流和热流耦合方程应用于多孔介质的干燥预热过程,从机理上分析了其水分流和热流的特性.根据线性藕合方程对于木材干燥预热的具体计算,其结果表明,水分流和热流藕合方程是揭示多孔介质干燥过程中水分流和热流相互作用规律的有效方法,它既可揭示藕合流过程的本质,又可对其进行定量描述.也能用于制定木材及其多个孔介质的干燥预热工艺标准的理论依据.     

可压缩可混溶驱动问题的共轭梯度迭代法的误差估计

有界区域上多孔介质中可压缩可混溶驱动问题由两个非线性抛物型方程藕合而成；压力方程和饱和度方程均是抛物型方程,对压力方程采用标准有限元方法，对饱和度方程用特征一有限元方法．对这两个方法离散后所得到的代数方程组，利用共轭梯度迭代法求解．通过详细的理论分析，给出了共轭梯度迭代解与原问题真解的最优阶H^1模误差估计．     

两相不可压缩可混溶驱动问题的质量集中有限元方法

多孔介质中两相不可压缩可混溶驱动问题可描述为关于压力函数和饱和度函数的拟线性方程组的耦合问题．其中压力方程为一椭圆型方程，饱和度方程为一对流扩散方程．本文对饱和度方程采用质量集中的有限元方法，而对压力方程则采用标准Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元方法，在此基础上，给出了相应的半离散及全离散的计算格式，并给出了相应的误差估计．     

油菜籽干燥工艺的研究

薄层干燥是研究在一定温度、压力和湿度条件下,谷物水分随时间的变化规律,并得出其干燥方程.本文用薄层干燥实验台进行了油菜籽的薄层干燥试验,确定了各参数(介质温度、湿度,谷物的初始温度、水分)对干燥速度的影响程度,建立了油菜籽薄层干燥的数学模型,并依据油菜籽的干燥特性,确定油菜籽干燥的合理工艺及工作参数,并结合玉米、水稻的干燥工艺及作业参数,研究一种适合油菜籽、玉米、水稻等物料的干燥设备,实现一机多用,提高设备利用率.工作时,通过对干燥设备的调整实现预热-干燥-缓苏-冷却和预热-干燥-冷却的工艺以及实现适合三种作物不同的干燥作业参数.     

多孔介质内部高强度传热的非傅里叶效应

通过对傅里叶方程和非傅里叶方程的比较,系统地分析了高强度干燥过程中,多孔介质内部超常传热的非傅里叶效应,得到了一些重要结论,即：在高强度干燥过程中,需要考虑由于热扰动的有限传播速度所引起的非傅里叶效应;当距离加热端足够远时,非傅里叶效应就变得不明显;随时间的增加,高热流密度干燥过程中需要考虑非傅里叶效应。     

两相渗流驱动问题的正交配置法

讨论在二维情况下，多孔介质中不可压缩流体的可混溶驱动问题，它是两个偏微分方程的耦合系统，压力方程是椭圆的，而饱和度方程是以对流为主的抛物型的．压力方程和饱和度方程都用配置法来逼近，并且证明了数值解的存在唯一性，最后得到了最优阶L^2模误差估计．     

多孔介质中不可压缩流体的可混溶驱动问题的全离散有限元配置法

讨论在二维情况下，多孔介质中不可压缩流体的可混溶驱动问题，它是两个偏微分方程的耦合系统．压力方程是椭圆的，而饱和度方程是以对流为主的抛物型的．压力方程用标准的Galerkin方法来逼近，饱和度方程用配置法来逼近，并且证明了数值解的存在唯一性，最后得到了最优阶的误差估计．     

外部干燥条件对多孔介质干燥过程影响分析

分析了外部干燥条件，如对流干燥强度、辐射传热、变温干燥等对干燥过程的影响。在研究过程中，利用Ｓｔｅｆａｎ问题的研究方法对带有移动边界的多孔介质干燥过程的三个干燥阶段的热质耦合方程进行了联合求解。从而为研究不同干燥条件下的各种具体干燥过程提供了基础。     

变系数多孔介质单相流方程弱解的存在性

主要研究变系数多孔介质单相流方程弱解的存在性。首先建立与原方程等价的拟抛物方程的Dirichlet问题,然后利用粘性法构造其逼近方程,并通过上下解方法证明拟抛物方程粘性解的存在性,最后利用能量方法得到拟抛物方程的粘性解是其弱解,证明了变系数多孔介质单相流方程弱解的存在性。     

薄层介质干燥过程内部水分扩散

以海带作为薄层介质的试样，进行对流干燥实验．根据单项指数模型，计算干燥过程中介质内部水分的有效扩散系数．建立物料内水分扩散微分方程及边界条件，用有限差分法进行数值求解，模拟计算结果与实验结果相吻合．研究结果有利于深入分析和理解物科的干燥特性，以及其在一定条件下的脱水能力．     

木材浮压干燥的研究

<正>作者从国内外木材干燥工业生产和科研动态中得到启示,形成了关于浮压干燥的设想:加压升温,向木材内部迅速注入能量;将介质压力作为重要的控制参数一木材干燥第四要素,创造有利于内部水分向表层移动的初始条件与外界条件,在含水率梯度不大的情况下加速干燥过程。实验结果表明,浮压干燥是可行的,是一种有发展前途的新型木材干燥方法。     

多孔物料干燥中物料体积的收缩特性

以生姜、胡萝卜、土豆和香蕉为实验材料,引入体积收缩系数和各向同性率的概念,研究了多孔物料干燥过程中的体积收缩特性,分析了脱水量与物料收缩率之间的关系,并探讨了干燥介质温度和相对湿度对收缩特性的影响．结果表明,干燥强度越大则物料的体积收缩率越大,且多孔物料的微观结构也对收缩特性有着重要的影响．最后通过无量纲化方法建立了考虑收缩特性的土豆-水分扩散模型,实验数据与模拟结果趋于一致．     

多孔介质快速传热传质藕合效应的理论研究

针对多孔材料快速受热物理过程传热和传质藕合微分方程组,用拉普拉斯变换法进行求解,将温度和湿度藕合方程转化为温度度或湿度的常微分方程,给出了半无限体藕合方程温度或湿度拉氏变换的普遍解。且给出各自普适解系数之间的比例关系。在第一类边界条件下对具体算例进行解析研究,求得问题的解析解,给出了温度和湿度的时空变化规律。讨论了传热与传质过程的藕合效应,结果表明在快速受热情况下,考虑与不考虑藕合效应表面邻域温度和湿度的空间分布差别很大,藕合效应非常明显。     

胶体多孔介质的缓苏-间断干燥工艺研究

以胶体多孔介质胡萝卜切片为物料,以干燥后产品的含水量和β-胡萝卜素保留率为质量指标,研究了物料在静态干燥、动态干燥以及缓苏-间断工艺干燥处理时的产品质量变化规律.结果表明:动态干燥过程中,物料与加热介质的接触面积大,干燥速率较高;缓苏-间断工艺使物料中的剩余水分得以重新分布,消除了物料的表面硬化,可以更快地去除物料中的水分,且β-胡萝卜素的保留率最高.此研究结果可以有效地指导工业生产     

幂律流体不稳定径向流的数值解法

对微可压缩非牛顿幂律流体在均质多孔介质中的非稳定径向渗流方程进行了回顾和对比，用有限差分方法建立了微分方程的数值解法．研究了时间步长、空间步长对数值解精度和稳定性的影响，并结合算例绘出了不同流性指数的瞬时压力曲线．该研究结果可用于非牛顿流体渗流机理研究及试井分析．     

非饱和多孔介质热湿传输的一般数学模型

提出了非饱和多孔介质热湿传输的一般数学模型，此模型引入了在非饱和多孔介质中同时发生热质交换的多种传输机制，以使质量、动量和能量方程得到改进．引用由Ｗｈｉｔａｋｅｒ建立的体积平均法，讨论达西定律应用于非饱和多孔介质的限制．     

基于损伤理论的多孔介质动力解析

介绍了多孔介质连续化方法和连续介质损伤力学研究的一般方法.采用宏、细观相连接的损伤模型,描述了多孔介质的骨架刚度和流体通道演变过程,在连续介质力学守恒定律的基础上,推出了非饱和土的动力方程.进而,可方便地退化为饱和多孔介质的动力方程和一维固结方程.图3,参11.     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

SLS成型机的粉末预热过程研究

对成型机工作腔的一般预热方法的预热过程进行了分析,研究了辐射预热的热流密度对粉末预热温度的影响,提出了热流密度场模型,并与实验测得的预热温度场进行了比较,该模型可用于预热装置设计和SLS成型过程控制。     

VOCs在土壤孔隙中扩散模型的适用性

为研究污染物在土壤多孔介质中迁移性质，建立了一种可快速测定非保守性污染物在土壤孔隙中有效扩散系数的新方法，采用了土柱扩散实验研究挥发性有机物(VOCs)在土壤中的有效扩散系数．根据多孔介质为干燥和含水体系将挥发性有机物分为保守性和非保守性两种类型的扩散组分，建立了不同的迁移模型方程进行过程描述，并提出了迁移方程的一维解析解，对三氯乙烯和苯在砂土体系的研究表明，利用土柱扩散实验测定挥发性有机物的有效扩散系数的方法可靠，同时表明采用经验扩散模型描述非保守性组分的扩散时应考虑适用范围，孔隙中气相体积含率低时，Millington模型和Collin模型适用性较好，且Collin模型更优一些，当气相体积含率很高时，则应考虑应用Marshall模型和Penmen模型。