Technical Papers and Presentations

本研究针对农产品热风干燥过程， 基于植物生理学，将实际细胞结构简化为模型细胞，即由一层半透性的细胞膜包裹着葡萄糖溶液的细胞腔和具有微纳米孔隙结构纤维组织的细胞壁两部分组成。基于菲克扩散定律，以水势差作为水分传输的动力，分别针对细胞腔和细胞壁建立相应的水分瞬态传输模型。将细胞膜假设为理想半透膜，建立水分跨膜传输方程描述水分从细胞腔到细胞壁的跨膜传输过程。采用COMSOL Multiphysics软件PDE模块的系数形式偏微分方程构建并求解水分传输方程。 考虑到干燥过程中的变形现象，提出细胞内水分浓度和其结构应变的耦合关系，建立细胞结构形变模型。材料属性采用COMSOL Multiphysics软件的固体力学模块中线弹性材料中的粘弹性材料分支，形变过程采用吸湿膨胀分支进行计算，实现热风干燥中细胞尺度形变过程的数值模拟。 将数值模拟结果与文献实验结果对比，验证该模拟的正确性。在干燥过程中，与热风接触的表面附近率先失水并发生收缩，随后组织内部细胞内部逐渐失水并开始变形。数值模拟结果与实验结果的变化趋势吻合。这些研究结果可为研究宏观模型的干燥参数和干燥过程中品质变化的机理提供指导。