[发明专利]一种模拟固态发酵过程中温度场分布的方法

摘要

本发明公开了一种模拟固态发酵过程中温度场分布的方法，属于模拟仿真技术领域。包括：1确定发酵基质温度场分布的平面，包括轴向平面和径向平面，在所述温度场分布的平面中布置在线温度传感器，在轴向上从上部至下部布置温度传感器，径向上从左至右布置温度传感器；2画出温度场的几何区域；3使用FEM对PDE方程进行数值计算，包括剖分三角网格，离散方程和求方程的数值解；4在MATLAB的PDE工具箱的界面上设定参数、边界条件以及初始条件；5设定偏微分控制方程的类型；6将SSF过程中的热量分析参数带入导热方程，计算发酵基质的热量，建立用于模拟发酵基质内二维、三维非稳态模型的温度场。比编程类相关方法灵活简捷，且求解精度更高。

主权项

1.一种模拟固态发酵过程中温度场分布的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，确定发酵基质温度场分布的平面，包括轴向平面和径向平面，在所述温度场分布的平面中布置在线温度传感器，在轴向上从上部至下部布置温度传感器，径向上从左至右布置温度传感器；步骤2，画出温度场的几何区域；步骤3，使用FEM对PDE方程进行数值计算，包括剖分三角网格，离散方程和求方程的数值解；步骤4，在MATLAB的PDE工具箱的界面上设定参数、边界条件以及初始条件；步骤5，设定偏微分控制方程的类型；步骤6，将SSF过程中的热量分析参数带入导热方程，计算发酵基质的热量，采用FEM求解偏微分控制方程，建立用于模拟发酵基质内二维、三维非稳态模型的温度场；具体包括：(1)为了导出发酵醋醅中温度分布的偏微分控制方程，从中任取一个微元六面体dxdydz为点热源，根据傅里叶热传导定律计算推导，求得在δ_t时间内导入微元体内的热量dQ_λ如下：其中，dQ_x、dQ_y和dQ_z分别为x、y和z方向上的微元体热量，k为导热系数；(2)一定时间内微元体内热源产生的热量计算首先假定微元体内部有热源，其强度为q^‑B，则在δt时间内热源提供的热量应为：dQ_sh＝q^‑Bdxdydzδt     式4(3)一定时间内微元体内若要温升所需的热量计算假设在δt时间内微元体的温度由θ变为那么微元体所积蓄的热量为：其中，C是发酵基质的比热；则依据上面的叙述导出偏微分控制方程，根据能量守恒定律有：dQλ+dQsh＝dQT         式6将关系式3、4、5带入式6中且两边同除以dxdydzδt得到任意时刻发酵池中内部处处都应满足的偏微分控制方程：