[发明专利]一种基于气流分布和压强分布的粮堆通风方法和装置

权利要求书

1.一种基于气流分布和压强分布的粮堆通风方法，其特征在于，该粮堆通风方法包括：

S100、确定粮堆中空气流动是由拉普拉斯方程支配的稳定态的压强和气体流速分布，并建立所述粮堆在通风过程中在X-Y二维方向上的拉普拉斯方程；

S200、基于中心差别格式离散方法确定所述粮堆中一位点的二维方向气流速度和压强分布的第一微分方程；

S300、基于X方向和Y方向的隐式化分析法求解所述第一微分方程系数组成的三对角矩阵；

S400、计算所述位点的压强和气流速度分布；

S500、计算粮堆各位点的压强和气流速度分布；及

S600、基于所述粮堆各位点的压强和气流速度分布进行粮堆通风。

2.根据权利要求1所述的粮堆通风方法，其特征在于，所述拉普拉斯方程为：

其中，p为空气压强；u为气流在X轴方向的速率；v为气流在Y轴方向的速率；|V|为气流在r方向的速率；Rx、Ry、Sx、Sy为气流二维阻力系数；u、v、r组成直角三角形，r为直角三角形的长边。

3.根据权利要求2所述的粮堆通风方法，其特征在于，在所述步骤S100之后，所述方法还包括：

S102、确定所述拉普拉斯方程的边界条件为：

当x＝0和

当y＝0，

其中，WX为粮堆的宽度。

4.根据权利要求2所述的粮堆通风方法，其特征在于，所述第一微分方程为：

其中，u为X轴方向的气流分流速；Δx和Δy分别为X轴方向和Y轴方向的间隔长度；μ_i+1、μ_i-1分别为第(i+1,j)位点和第(i-1,j)位点的X轴方向的气流分速度；p_i-1、p、p_i+1分别为第(i-1,j)位点、第(i,j)位点和第(i+1,j)位点的X轴方向的气流分压强；p_j-1、p、p_j+1分别为第(i,j-1)位点、第(i,j)位点和第(i,j+1)位点的Y轴方向的气流分压强；Ry为两维阻力系数。

5.根据权利要求4所述的粮堆通风方法，其特征在于，所述第一微分方程还包括以下微分变量：

6.根据权利要求5所述的粮堆通风方法，其特征在于，所述步骤S300中基于X方向和Y方向的隐式化分析法求解所述第一微分方程系数组成的三对角矩阵包括：

S301、基于X方向的隐式化分析法表达所述拉普拉斯方程为：

其中，Δt为时间步长；从第p理论时间步长开始，在第(i,j)节点，表示压强，半时间步长后压强为

S302、基于Y方向的隐式化分析法表达所述拉普拉斯方程为：

其中，

及

S303、对于给定值j，上述方程被写成以下矩阵形式：

7.根据权利要求1所述的粮堆通风方法，其特征在于，所述步骤S500中计算粮堆各位点的压强和气流速度分布包括：

S501、采用Visual Basic环境运行程序计算粮堆各位点的压强和气流速度分布。

8.一种基于气流分布和压强分布的粮堆通风装置，其特征在于，所述粮堆通风装置包括：

建模模块，用于确定粮堆中空气流动是由拉普拉斯方程支配的稳定态的压强和气体流速分布，并建立所述粮堆在通风过程中在X-Y二维方向上的拉普拉斯方程；

计算模块，用于基于中心差别格式离散方法确定所述粮堆中一位点的二维方向气流速度和压强分布的第一微分方程，基于X方向和Y方向的隐式化分析法求解所述第一微分方程系数组成的三对角矩阵，计算所述位点的压强和气流速度分布，及计算粮堆各位点的压强和气流速度分布；及

执行模块，基于所述粮堆各位点的压强和气流速度分布进行粮堆通风。