基于红薯片多孔介质的间歇微波干燥数值分析

针对红薯薄片内部多孔介质子域和外部热空气自由流动子域,采用COMSOL Multiphysics软件分别在不同间歇比(PR=2,PR=3,PR=4,PR=5)条件下构建并求解多相流间歇微波联合对流干燥模型;在热风60℃,风速1.2 m/s的干燥工况下,与红薯薄片热风对流干燥特性进行对比。结果表明,间歇微波对流干燥的最优间歇比为3,干燥速率随间歇比的增加而减小。采用PR=3的间歇微波对流干燥薄片与采用热风对流干燥的薄片相比,前者干燥至相同的含水量时内部液态水和水蒸气通量分别高于后者0.37~2.28倍和0.67~1.9倍,核心温度提高了9.3~69.3℃,导致含水量降低到1.8 kg/kg时前者的干燥速率是后者2.63倍,前者的整体干燥时间比后者缩短68.6%。结合薄片NO.4内通量分布表明,水蒸气和液态水通量聚集于距离薄片表面0~0.01 m区间内,选用间歇微波可降低水分传输到外界的路径,实现了干燥优化。研究结果为红薯薄片间歇微波对流干燥工艺优化提供科学依据。

波纹翅片参数对多孔介质等效方法的影响研究

多孔介质等效方法在工程应用中是一种节省计算时间的有效方法.为了探究不同的波纹型翅片几何结构(翅片高度h、翅片间距s、双波高2A、波长W、孔隙率γ)对多孔介质等效方法(Porous Media, PM)的影响,参考现有波纹型翅片的实验,利用2021ANSYS Fluent软件对波纹型翅片模型及其对应的PM模型进行数值计算研究.计算结果表明:雷诺数为800时波纹型翅片使用多孔介质等效方法可以节省48%以上的计算时间.使用PM方法带来的流动误差随着横纵比a^(*)的增加而增大;随着波纹幅度wa增加而增大.使用PM方法带来的传热误差均随着孔隙率γ的增加而增大.