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玉米籽粒干燥的有限元分析方法

(2023-11-09 21:33:46)
标签:

有限元分析

有限元软件

有限元

强度分析

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

玉米籽粒干燥的有限元分析方法

玉米籽粒与玉米芯的形状多呈不规则圆锥型,为了准确模拟玉米籽粒及玉米芯的几何形状,利用数字工业相机对多个玉米剖面进行实体拍摄,并且利用0.02mm游标卡尺进行玉米剖面的测量,间接计算获得玉米籽粒及玉米芯的平均三维尺寸。利用AutoCAD图片成像软件,在能够保证计算精度的情况下,对玉米籽粒的二维模型进行一些必要简化,构建玉米的平面尺寸。采用Solidworks软件进行玉米及玉米周围流场的三维建模。针对玉米与风速入射角度为0102030,热风入口个数为1234,建立全部16种参数组合的几何模型。采用Hypermesh网格划分软件对三维几何模型进行网格划分,不规则部分采用自适应四面体网格划分,并且对玉米籽粒网格进行加密处理,其网格模型如图1所示。

玉米籽粒材料定义采用PeishiChen提出的玉米籽粒干燥模型,利用有限分析法,增加了在潮湿和干燥条件下的水分迁移机理和来构建玉米籽粒干燥模型。玉米芯及空气材料参数均通过实验测定,玉米籽粒、玉米芯材料参数如表1所示。

   热风流速的设定是根据长春吉大科学仪器有限公司提供的常规8吨玉米烘干塔工艺参数进行设定。工艺参数如表2所示,其设置边界条件如下:设置热风入口流速为为0.2m/s0.4m/s0.6m/s0.8m/s。根据自由落体方程,计算单个玉米从塔顶下落到底面时间约为2s,其设定计算时间为2s;设定流动正方向,湍流系数等;将空气出口设置为压力出口,出口压力设置为0.1Mpa;建立玉米芯与玉米籽粒间壁面,设置为固-固热力耦合壁面;玉米籽粒与空气、玉米芯与空气间壁面为固-液耦合壁面,其余壁面为默认壁面边界条件;采用K-epsilon湍流模型求解,开启能量方程,采用二阶迎风格式离散控制方程中的流固耦合传热方程、融化方程,中心差分格式离散扩散项,二阶格式离散对流项。热空气沿着玉米径向方向进入,沿着玉米的轴向方向流出。设置热空气入口数分别为K=1234。为保证不同入口数的热空气质量流量一定,根据计算,设置入口方向热空气流速分别为0.2m/s0.1m/s0.67m/s0.5m/s。热风温度为333K

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