北京大兴青云店粮库温度场模拟

1、本次模拟以北京大兴青云店粮库的高大平房仓为模拟对象，仓房内宽24m，长54m，墙 体砖混，房顶采用钢筋混凝土浇灌，地面混凝土层防水。粮堆高度为6m,粮堆表面空气层 矩形区域为2m，锥形顶部区域为4m。大型平房仓静态仓储三维模型及网格划分示意图粮仓长度方向按东西向排列，其东侧粮仓壁面由于与相邻粮仓连接，而北侧粮仓壁常年 受不到阳光的直射，产生太阳辐射的阴面，因此模拟过程中假设粮仓东面和北面不受辐射影 响，仅受自然对流换热的影响，而粮仓的南、西侧两个壁面及粮仓顶面均受太阳辐射的影响。 在模拟中多孔介质区域流体为层流，空气层处为湍流。模拟时间以6个月为限，起始时间为 1月10日，并假设储藏开始时，仓

2、内初始粮温一致为12月平均温度273K=0C，外界温度 按月平均温度随时间变化，具体温度变化曲线图如下：拟合后可以得到以下公式：T = 0.4821 (t / 2592000 - 10.485 )2 + 317 .37 ,其中，T为外界环境温度(K), t为储藏时间(S)。通过FLUENT中的UDF功能，编写程序，并在FLUENT中进行载入并对C源代码进 行解释处理成功后在计算中调用，具体C程序编写如下：#include udf.h”DEFINE_PROFILE(unsteady_temperature, thread, position)real t,temperature;face_t f

3、;real xND_ND; /* this will hold the position vector */real y;begin_f_loop(f, thread)F_CENTROID(x,f,thread);y = xi;t=RP_Get_Real(flow-time);temperature=-0.4821*(y/2592000-10.485)*(y/2592000-10.485)+317.37;F_PROFILE(f,thread,position)=temperature;end_f_loop(f, thread)具体边界条件设置及具体的模型参数如下表：大型粮仓静态仓储CFD模拟相

4、关条件设置及具体参数条件类型参数设置环境、上中边界温度温度（K）： T = 0.4821 （t / 2592000 10.485 ）2 + 317 .37环境有效温度（K）： T0=0.0552Ti5壁面换热系数：heX= 21.98W/m2-K，外部辐射发射率焉=0.9壁面边界混凝土厚度：0.8m，密度：p s =2400kg/m3热传导系数：人s =3W/mK，热容：Cs =lOOOJ/kg-K 稻谷密度：p =750kg/m3，热传导系数：人=0.13W/m-K粮堆多孔介质88热容：C8 =1550 J/kg-K；空隙率：中=0.4686渗透性：L =20041231.1，惯性阻力因素：

5、C =3970.43 a2依据求解办法，采用非定常计算6个月准稳态条件的数值模拟，迭代计算中每隔一个月 自动保存数据。1: Contours of Static Temper |2.734022T2Q*2.72e*022.71e+022.71e+022.70*4022.70e*022.09e*022.69e*022.88e*02.2.68e4022.67e+022.67eH)22G6e+O22.fl6e*O22.85e*022.G5e*O22.0464022.84e+022.63e*O22.63e4021: Contours of Static Temper 2.8064422.79*4022

6、.79e*C22.722.7Se)22.78422.77e+022.77e+022.76e*O22.76e4022.7522.75e422.74e*O22.74e+O22.73e+O22.73e+022.T2e+022.72e+O22.71*4022.71e*022.70e4021: Contours of Static TemperHI2.98e*O22.97*4022.95022.94e*022.93e*022.92e4022.9064022.894022.88e*O22.86e4022.85e*O22.84e4022.834022.81e*022.80e*022.79e+022.7702

7、2.76e+022.75e+022.73e4022.72e*O22.73e+O22.73e+022.73e*022.72e+022.72e+022.72e+O22.72e+O22.71e+022.71e+022.71e422.71e4022.70e+022.70e+022.70e+022.70e+022.69e*022.69e*O22.69e*O22.6Se*022.08e4022.S8e*O21月y=i2温度场分布图2月y=12温度场分布图1: Contours of Static Temper |3月y=12温度场分布图5月y=12温度场分布图.2.93frO22.9202 2.91e+O

8、2 2.90e+O2 2.89e*O2 2.88e+O2 2.8702 2.85e+O2 2.84e+O2 2.B3e+O2 2.82e4O2 2.81e+022.80&+02 2.79e+O2 2.78e+O2.2.7732 2.76e+O2 2.75e+O2 2.74e*O2 2.73e+O2 2.71e+O2Lx4月y=12温度场分布图1: Contours of Static Temper301402 3.002 2 98e4O2 297322S5e+O2 2 94e+O2 2.92e*O22.9leO2 2.90e*02 2.886*022.87402 2.S5e+2 2.&4e*O

9、22&3)2 281e*C2 2.8Oe4O22.78e+O2 2.77e2 2.75e+O22.74e+O2 2.73e+O26月y=12温度场分布图上面图形分别反映了大型粮仓粮堆储藏1月到6月，粮仓宽度方向12m处温度分布情 况。由图可知，粮仓东西截面上粮堆温度分布规律大体一致，且受影响的粮堆厚度基本相同； 但在北侧仓壁处，最高粮温低于其它三个壁面处的最高粮温，受外界环境温度影响的粮堆厚 度也明显小于其它三个壁面，但仓内空气层受外界环境温度变化影响最明显，与仓壁相比， 空气层通过对流传热，其温度变化对相邻粮堆（粮堆顶层）粮温的影响要快，因而粮堆顶层 粮食温度变化受季节性温度变化影响更大。2

10、.73e+-D22.72e+-D22.7222.71&hD22.71e22.7-3SPD2之腿应E6SI&+D22.55e+-D22.5fe+D22.&te+D2 瑟了 e+02 2.e7e+322.56s2 ?理祐2 2.晦+022.g4epD2 263e+021月x=20温度场分布图2.73e+022.73e+022.73e+022.花 e+022.729+022.72e+D(22.72e+O22.1frH322.7te222.71&H322.7322.70e+022.7fDe+02WT0&PD22.65e+-32丸 Sfe+022.6364-32/泾+02Z6Se+022.6Be22月x

11、=20温度场分布图2.7Se+022.7Se+022.7SeD22.7SB+022.7te-HD22.77=322.77e+D22.76322.7&HD22：7K 食2.7fe+022.7452274e22.7fe+D22.73322.72e-w：22.72e+022.7e+022.7*322.7De+-323月x=20温度场分布图2.S3e+32 2.於 e+02 2.91e32 泊:te+ON 2.S=fe+322.7e+32 g 处+02 2.S4e2 2.B3ep32 2.B2M+02 之引*(2 2.D&pD2 2.732 2.7fen32 2.77&P32ZT6e+02 2.75e

12、2 2.74e2 2.72&h32 7 K斗刃4月x=20温度场分布图2.afe+022.97&32苗如诙2.54e+322.S2s+D2 泊AD2 2.hhD2 2.S7&PD2 2.fie+D2 2.E4s 2.E3e+022.Ste+D2W80e+S二；6月x=20温度场分布图lj嫁月，粮仓长度方向20m处温度分布情况。由图可知，粮仓南北截面上粮堆温度分布规律大体一致，且受影响的粮堆厚度基本相同;但在北侧仓壁处，最高粮温低于其它三个壁面处的最高粮温，受外界环境温度影响的粮堆厚度也明显小于其它三个壁面。结果分析:1: Contours of Static Temper 2.73*4022.

13、72e+O22.72*4022.71e+022.71e*022.70e*022.70e*022.09e+022.69e4022.08eK)22.68e4022.07e*022.07e*022.86e4022.66e*O22.65e4022.05e*022.84e*022.04e*022.83e4022.83e4021月z=5温度场分布图2月z=5温度场分布图1: Contours of Static Temper |1: Contours of Static Temper 2.80e4022.79e+O22.79e+O22.79e+O22.78e*O22.784022.77e+O22.77e+

14、022.76e+O22.76e+O22.75e+O22.75e+O22.74e022.74e+O22.73e*O22.73e+O22.72e+O22.72e*O22.71e*O22.716*022.70S4022.93e*O22.92e*O22.91e*O22.90e*O22.89e*O22.&864022.87e*O22.85e*O22.84etO22.&34O22.82e*O22.81e*O22.8Oe*O22.79e+O22.784O22.7764022.7fle4O22.75e+O22.74e+O22.73e+O22.71e+O23月z=5温度场分布图4月z=5温度场分布图1: Con

15、tours of Static Temper |1: Contours of Static Temper 2.38e4022.97e+O22.95e*C22.94e*C22.93e*O22.92e+O22.90*022.89e4022.&8e4O22.86e*O22.85e*O22.84e*O22.83e4O22.81e+O22.80e4022.79e+O22.77*4022.7Se+O22.75022.73e+O22.7264023.0le*02 3.00e4C2 2.98e42 2.97e+O2 2.95e*O2 2.94e)2 2.92e*02 2.91e*02 2.90e*02 2.8

16、8e4O2 2.87g2.85e2 2.84402 2.83e)2 2.816402 2.806402 2.132 2.77e+02 2.75C402 2.74e)25月z=5温度场分布图6月z=5温度场分布图上面图形分别反映了大型粮仓粮堆储藏1月到6月，粮仓高度方向5m处温度分布情况。 由图可知，在1月和2月外界温度低于粮堆初始温度时，粮仓四周壁面的粮堆外层温度下降， 随着外界环境温度的下降，粮仓北和东侧壁面处粮温下降较快，其它壁面处粮温下降幅度基本一致，而往内的粮堆热量不能及时散出，形成热量聚集带，再随着温度的不断升高并逐渐 超过粮堆初始温度，靠近壁面温度开始逐渐上升，且温度升高的范围逐渐由壁面向内部扩大， 且仓北和东壁面升温速度低于其他面。根据实仓试验的内容和数据，模拟计算得到的各通风时段内粮堆中不同层面（H分别为 0.3,2.1,3.9,5.7m）的平均温度值，其具体计算结果及与试验数据的对比分析如下图所示。h=0. 3面温度平均值ThF.3实测值-B-