ZLG-0.4型试验用冻干机的设计1[含CAD图纸和说明书等资料]
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毕业设计(论文)外文资料翻译系 别： 机电信息系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处： Transp Porous Med.2007 附 件： 1. 原文； 2. 译文 2013年03月干燥过程中多尺度方面的传热传质一 介绍本文着重于多尺度建模耦合多孔介质中的传质。如今,综合方程组治理这些现象在宏观观测仪的水平是众所周知的和被广泛用来模拟一些配置,特别是干燥过程。然而,这宏观描述有一些画面:它生成一个戏剧性的需求在物理力学特性和失败的同时,不是特别不寻常的配置。这些缺点可能是多尺度方法主要动机。不同的策略,因此可能可以应用。对于时间尺度分离,尺度之间的耦合是顺序:多尺度方法减少规模的改变。当时间尺度重叠,一个并行耦合将被处理:这是一个真正的多尺度成形,更要求在计算资源和应用数学。以下内容是本文提出:顺序耦合:技术是可允许的宏观属性计算使用属性和形态学所谓的单位细胞。均化电离作用是这些技术的一部分,可以成功地应用于实际多孔介质如木头、材料纤维,固体泡沫等,提供了对形态上的考虑。机械性能的例子橡树,包括缩小年龄,将被考虑。最后,必须指出,假设两个度均是独立的,这允许计算的解决方案只有一次,随后用于宏观组方程。并发耦合:前面的假设在现实生活中经常失败。在这种情况下,规模水平不能被认为是独立的和多尺度方法成为必要。这里介绍一些公式来解释几个尺度上可以同时被考虑,从一个简单的微观阶段之间的耦合综合制定的时间演化的宏观价值和宏观梯度被思考出来。这样的策略有更高的要求从开发和计算时间。一些配置是已经摘要和被使用来画的方程。然而,读者应该意识到这是一个新的和开放的领域,特别是在域的耦合传热传质,这是正在进行的研究工作的主题。在下面,宏观尺度总是指我们感兴趣的规模更小的尺度,而所有被称为微观尺度。这个指示是因此独立的真实大小这些鳞片。例如,当预测中收缩的一个木材组织、宏观尺度是细胞排列(通常是一些数百微米)和微尺度的细胞壁(通常是一些微米)和大规模的大分子(一些几十纳米)。在另一端,当处理一个堆栈的方法,宏观尺度是堆栈大小(一些米)和微尺度是微型版的一部分(一些厘米)。二 宏观制定均化的宏观方程组的若干套在文献中提出的模拟的干燥过程。但是，这部分将只专注于最全面的设置用于在宏观水平的方程，它描述了系统的使用三个独立的状态变量。目前，研究人员使用的3变量模型同意以可以使用的制剂。的一组方程，下面提出的，起源惠特克的（1977）的工作所需要的小的变化的大部分考虑到结合水扩散和干燥的内部过压（佩列，德乔瓦尼1990年）。特别是，读者必须知道，所有的变量都代表单元体（REV）（斯莱特里1967），因此平均表达式“宏观”。这是假设的存在，这样的代表体积，足够大的平均量来定义，小到足以避免变化，由于宏观梯度和非平衡配置微观层面。水利:节能空气保护:节能: 在气体和液相速度所普遍达西定律:的数量被称为相电位和是深度标量。所有其他符号有其通常含义。边界条件:对于外部的干燥表面的示例,假设的边界条件是下面的形式:其中JW和Je代表的边界处的总水分和总焓通量分别为，x表示从该边界的位置沿所述外部单元正常和xv的蒸气的摩尔分数。在所有这些方程中，下标eff表示“有效”的属性，是用实验方法确定，或通过使用预测的缩放方法（请参见下一节）。变量，通过棒表示平均值，被定义为:更详细的描述可以发现这些方程和相关的假设（佩列1996年，1999年）。 由于这个提法负责内部压力通过空气平衡（公式2），方程组被证明是非常强大和能够处理多种配置，包括激烈的转移：高温对流干燥，真空干燥，RF /真空干燥，IR /真空干燥等。例如，在高温下的对流干燥的仿真，用过热蒸汽或潮湿的空气中，可以以良好的精度预测干燥时轻混凝土（佩列等人，1993）。最重要的机制和趋势很好地预测在木材的情况下，尽管其强烈的各向异性及其生物图1例对流干燥干燥模拟的综合建模与无线电高频加热（佩列和白金汉宫2004年）的变化。在木材的特定行为的，内部的内部气化所产生的气体压力是能够驱动在纵向方向上的水分。这种效果是容易观察和实验证明（由端片温度未来），并通过这组方程在干燥模型模拟（佩列等人。 1993;佩列1996）。作为另一实施例的复杂的物理机制，图。图1示出的变量能领域（体积功率，温度，水分，和内部的压力）经过20个小时的对流干燥的橡树部分与射频加热。在这种情况下，功率计算字段是通过求解麦克斯韦方程。此字段取决于木材的介电性能，因此在温度和水分含量的领域。同样地，温度和水分含量字段依赖于电力领域。为了解决这个双向耦合效率，需要一个棘手的计算策略。三 均化虽然在上一节提出的宏观方程组是一个功能强大的基础，为干燥的计算机模拟，它需要知识几个物理参数，其中大多数是温度的函数的两个和水分含量。因此，提供的计算机模型的所有物理刻画，限制使用建模是一项乏味的任务。第一个目标为多尺度的方法是使用建模来预测一个部分的参数依赖于电力领域。为了解决这个双向耦合效率，需要一个棘手的计算策略。图2原理的双坐标系统用于定期同质化的（在桑切斯帕伦西亚1980）需要在宏观尺度。均匀化的数学工具之一，允许从微观的描述，要被预测的宏观性质一个非均匀介质中（桑切斯 - 帕伦西亚1980年;苏克特1985年；霍尔农的1997年）。 以下的方法来解释的原则，使用一个简单的抛物型方程作为参考的问题：在（界）感兴趣的领域，（x）的扩散系数（2阶张），U（T，X）的变量字段（即温度，热扩散或水分内容的质量扩散）发源项和的初始场。现在让我们考虑异构和定期的介质，它由一个并列的单电池（图2）。 为小参数之间的比例由向量表示，记为矢量x，和微观尺度，宏观尺度Y。 x被用来定位点，在宏观的域（即点M和M”图 2），而y是用于单元内的单元Y定位的点（即点M和M”在图2）。有了这个新的配置，参考问题成为一个多尺度问题：在u（T，X）= U（T，X，x）= U（T，X，Y）和A中，虽然同质化的过程可以得出的（X）= AX，x=（X，Y），均匀椭圆抽动，有界和Y-周期的函数集，N（N=空间尺寸）。虽然可以来自与扩散系数依赖于x的同质化过程，仅在以下的单元电池被认为是依赖于y：均匀化理论告诉我们：其中u0是均质化的问题的解决方案：宏观性质，A0给出了：均化系数=微观系数的平均值+修正项在公式。如图12所示，函数以下的问题的解决方案，要解决的超过的单元电池Y：公式12告诉我们，宏观性质由两个贡献：- 平均的微观性质，占的比例，值的单元电池中的每个阶段;- 修正项，占内成分的形态单元电池，由于细胞的问题的解决方案。这个词可能非常重要的。例如，宏观的早材的一部分的刚度软木是只有5-10的微观特性的平均化的值，其中表示校正项，除去90-95这的平均值（法鲁贾 1998）。方程12和13可以通过正式膨胀的方法衍生或者，更严格的是，通过使用中的变分形式的修改后的测试功能（8）（桑切斯-休伯特和1992年桑切斯 - 帕伦西亚）。为了得到限制问题，在正常的方式，未知功能的u开发了如下扩展：由于属性里面的快速变化，两个独立空间衍生物存在：应用此衍生的规则问题 (8) 导致的抛物方程中的 权力正式扩大。与-2的术语，告诉我们 告诉我们，u0 不依赖于 y。使用这一结果，与 1 一词给出:16 方程是线性的所以 u1 可以表示为一个线性表达式的衍生品关于 x, u0 的:在式（17），j（Y）H1per（）Y定期的功能，解决方案如下以下问题探析：附注式18式13式（15）中定义的衍生符号写入。E j是轴j的单位矢量。最后，术语与0读取：平均当量19在单元单元Y允许的Y周期消失：其他地方可以发现 为在干燥过程中遇到的机械问题的权力的正式扩展的详细信息： 弹性 (桑切斯-帕伦西亚1980 年; 琳恩1984 年; 桑切斯-休伯特和桑切斯-帕伦西亚 1992 年），为热弹性力学（洛斯蒂斯1996年) 和收缩（佩列佩列2002 年 ；佩列和巴德尔2003 年）。古典偏微分方程问题中的同质化配方结果。此外，由于微观与宏观尺度是独立的与这项工作 （弹性本构方程和水分含量的变化成正比的收缩），使用的简单物理表述的假设问题是稳态、 线性和被拆。然而，去电脑模型必须是可行的处理，处理任何几何强烈属性并在空间而异。这就是为什么FE方法是在适当方面的数值战略。最后，网格必须代表真实的形态多孔介质尽可能密切。对实现这一要求的最好的可行的二个策略是直接从构建网格的多孔质的显微镜图像介质上。为了满足这一需求，两个数值的工具已经开发：(1) MeshPore： 软件开发的应用基于图像啮合 (佩列2005年);(2) MorphoPore： 代码基于知名 FE 战略，专门讨论特别是解决同质化的问题，即处理所有种类的边界在单元格解题过程中遇到的条件。这些产品都写在Fortran 95的，但他们在PC上运行的经典运DOWS应用到图形库用于预处理和后处理（5.0 Winteracter）。 图3描述了一组典型的解决方案，它允许适当的宏观橡树的年轮的关系（刚度和收缩）来计算的。在该图中，实线表示不同种类的初始位置之间的界限组织（血管，薄壁细胞，纤维，和射线细胞），而着色的区域代表对于每个基本的解决方案计算出这些区域的变形（施加的放大系数，从而使变形场，可以很容易地观察到）。这些解决方案强调橡木的孔隙结构的复杂性，其对力学行为的含义。例如，纤维区是足够强的施加上的其它结构（瓦特的问题）和环孔收缩区是一个薄弱环节，无法传输任何径向力（在这一部分中，船只扩大是显而易见的，问题11），易发生剪切应变（问题12）。图3周期的位移场计算的四个问题要解决在代表略去细胞。 （W）收缩的问题;（11）和（22）在径向和切向方向的刚度问题。（12）对应的剪切的问题。实线表示的初始轮廓的组织（佩列和巴德尔2003）。颜色代码，从暗到亮：射线细胞，纤维区，薄壁细胞和血管。这种方法使我们能够量化效果的纤维比例和纤维区形状对宏观的值或预测增加放大的刚性和收缩系数增加所致放大年轮的宽度（佩列和巴德尔200
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