计算流体力学数值仿真技术及其在木材干燥研究中的应用

编号 lyqk005962

中文标题 计算流体力学数值仿真技术及其在木材干燥研究中的应用

作者 洪工画  孟杨  高建民  张双保 

作者单位 木质材料科学与应用教育部重点实验室,北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083,木质材料科学与应用教育部重点实验室,北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083,木质材料科学与应用教育部重点实验室,北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083,木质材料科学与┯媒逃恐氐闶笛槭? 北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083

期刊名称 世界林业研究 

年份 2017 

卷号 30

期号 4

栏目编号 1

栏目名称 专题论述 

中文摘要 计算流体力学（CFD）数值仿真技术是随着计算机科学发展起来的通过数值计算获得流场流动与传热规律的新技术，已逐渐成为木材科学领域中研究木材干燥技术的重要方法。文中对CFD仿真原理和方法进行阐述，从干燥室设计和优化、干燥室性能分析与干燥过程热质耦合传递等方面归纳总结国内外CFD技术在木材干燥研究中的应用现状，指出目前研究存在的不足并展望未来研究热点。

关键词 计算流体力学  数值仿真  木材科学  干燥技术 

基金项目 国家自然科学基金（31670571）；北京市自然科学基金（6162019）；浙江省共建项目（CZXC201410）。

英文标题 CFD Numerical Simulation Technology and Its Application to Wood Drying

作者英文名 Hong Gonghua, Meng Yang, Gao Jianmin and Zhang Shuangbao

单位英文名 Ministry of Education Key Laboratory of Wooden Material Science and Application,College of Material Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China,Ministry of Education Key Laboratory of Wooden Material Science and Application,College of Material Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China,Ministry of Education Key Laboratory of Wooden Material Science and Application,College of Material Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China and Ministry of Education Key Laboratory of Wooden Material Science and Application,College of Material Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China

英文摘要 Computational Fluid Dynamic (CFD) numerical simulation technology is an advanced method to study the theory of wood drying in the field of wood science. The fluid flow and heat transfer patterns in the process of wood drying can be easily visualized by means of numerical calculations in the computer. This paper elaborated the principle, theory and methods of CFD numerical simulation, and reviewed its application at home and abroad in terms of design and optimization of wood drying kiln, operating performance of drying devices, and the coupled heat and mass transfer law of the drying process. Finally, the weak aspects of the current research were discussed and the hot issues that might emerge in its future research were prospected.

英文关键词 computational fluid dynamic;numerical simulation;wood science;drying technology

起始页码 47

截止页码 51

投稿时间 2017/2/23

分类号 S781.71

DOI 10.13348/j.cnki.sjlyyj.2017.0048.y

参考文献 [1] 顾炼百. 木材干燥理论在木材加工技术中的应用分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2008, 32(5):27-31.
[2] 张璧光. 我国木材干燥技术现状与国内外发展趋势[J]. 北京林业大学学报, 2002, 24(5):262-266.
[3] RAY M B. Application of computational fluid dynamics for simulation of drying processes:a review[J]. Drying Technology, 2009, 28(2):120-154.
[4] NORTON T, SUN D W. Computational fluid dynamics (CFD):an effective and efficient design and analysis tool for the food industry:a review[J]. Trends in Food Science & Technology, 2006, 17(11):600-620.
[5] ANAND Y, GUPTA A, TYAGI S K, et al. Computational fluid dynamics, a building simulation tool for achieving sustainable buildings[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 57:1174-1185.
[6] 于国锋, 冯媛, 崔淑强,等. CFD在烟草工程研究中的应用与展望[J].烟草科技, 2013(9):37-40.
[7] 吴燕涛, 赵谋明, 李军.计算流体动力学(CFD)在食品工业中的应用[J].食品与发酵工业, 2006, 32(9):107-111.
[8] DARABI H, ZOMORODIAN A, AKBARI M H, et al. Design a cabinet dryer with two geometric configurations using CFD[J]. Journal of Food Science and Technology, 2015, 52(1):359-366.
[9] PRAKASH O, LAGURI V, PANDEY A, et al. Review on various modelling techniques for the solar dryers[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, 62:396-417.
[10] 王福军. 计算流体动力学分析:CFD软件原理与应用[M]. 北京:清华大学出版社, 2008:1-6.
[11] HIRANO K, KIKUCHI M, TSUNETOMO T. Numerical simulation on steam flows in a small steam-heated dry kiln of wood[J].Summary of Miyazaki University Faculty of Engineering,2006, 36:229-234.
[12] 祁亮,严平, 赵晔玫, 等.顶风机型木材干燥窑气流循环的优化设计[J].木材工业, 2015, 29(4):31-35.
[13] 张杨,吴哲,曹军.基于计算流体力学的木材干燥窑内三维流场的数值模拟[J].东北林业大学学报, 2013, 41(12):135-140.
[14] 张杨,吴哲,曹军.木材干燥窑结构对窑内空气流动特性的影响[J].东北林业大学学报, 2012, 40(9):116-119.
[15] 张杨,吴哲,曹军,等.木材干燥窑内速度场均匀性的数值模拟[J].安徽农业科学, 2013, 41(11):4871-4873.
[16] 赵晔玫,徐滕岗,严平,等.木材干燥窑的优化设计[J].东华大学学报(自然科学版), 2013, 39(4):468-471.
[17] 孙慧慧,严平,范乐羊,等.木材热风干燥室空气流场均匀性研究[J].轻工机械, 2016, 34(1):14-18.
[18] 闫一野,陈海峰,张士玺.基于Fluent的木材压干窑风速均匀性数值模拟[J].中南林业科技大学学报, 2012, 32(2):151-154.
[19] 闫一野,刘美爽.木材干燥窑内风速与流场均匀性的数值模拟[J].东北林业大学学报, 2012, 40(6):134-136.
[20] 赵庚, 陈广元.基于Fluent的节能型干燥窑内部结构优化研究[J].森林工程, 2015, 31(3):47-53.
[21] 陈广元, 杨雪, 陈昊, 等.木材干燥装置强制集中进排气系统:中国,201010614287.9[P]. 2012-11-14.
[22] 杨雪,陈广元,冯立宁,等.木材干燥室集中换气时进排气孔气流的均匀性模拟[J].北京林业大学学报, 2011, 33(4):113-117.
[23] 孟杨,陈广元.木材干燥室强制进气孔口的气流均匀性优化[J].东北林业大学学报, 2016, 44(8):87-91.
[24] 茹煜,贾志成,郁金.基于Fluent软件的木材干燥窑内部流场分析研究[J].木材加工机械, 2010(4):12-15.
[25] 张瑞雪,孙丽萍.计算流体力学在干燥窑风速检测中的应用研究[J].机电产品开发与创新, 2010, 23(1):119-121.
[26] 张瑞雪,曹军,孙丽萍.木材干燥窑内部风速场的数值模拟研究[J].森林工程, 2010, 26(1):25-28.
[27] 沙汀鸥,杨洁,吕欢,等.木材干燥室内部风速场的数值模拟与优化[J].南京林业大学学报(自然科学版), 2016, 40(1):129-134.
[28] SUN Z F,CARRINGTON C G,ANDERSON J A,et al.Air flow patterns in dehumidifier wood drying kilns[J]. Chemical Engineering Research and Design, 2004, 82(10):1344-1352.
[29] 孟兆新,于彪,李尚,等.基于热流耦合的木材干燥窑风速温度分布解算[J]. 森林工程,2015, 31(1):49-53.
[30] 褚俊.木材干燥介质循环状态模拟及对干燥过程影响分析研究[D].哈尔滨:东北林业大学, 2015.
[31] ZADIN V,KASEMÄGI H,VALDNA V, et al. Application of multiphysics and multiscale simulations to optimize industrial wood drying kilns[J]. Applied Mathematics and Computation, 2015, 267:465-475.

PDF全文 浏览全文