Математическая модель для контроля и предсказания процессов теплообмена и влагообмена в пористых зерновых средах с целью минимизации потерь
Боковая панель статьи
Основное содержимое статьи
Аннотация
В работе предложена математическая модель для мониторинга и предсказания процессов теплообмена и влагообмена в пористой зерновой среде. Модель представляет процессы теплообмена, диффузии влаги и испарения-конденсации в виде системы взаимосвязанных уравнений, основанных на законах сохранения энергии и массы. Граничные условия представлены в виде конвективного типа. Параметры определяются на основе лабораторных и складских наблюдений; стабильность численных схем обеспечивается анализом устойчивости и сходимости расчетов. Модель позволяет количественно оценить миграцию влаги, температурные градиенты и их взаимодействие с режимами аэрации, а также выявить зоны перегрева и участки с высоким риском образования плесени на ранних стадиях. Чувствительный анализ оценивает влияние контролируемых параметров на потери при хранении и сушке зерна, что помогает выбрать оптимальные режимы для поддержания качества продукции и минимизации потерь.
Информация о статье
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Библиографические ссылки
Ravshanov N., Shadmanov I., Kubyashev K., Khikmatullaev S. Mathematical modeling and research of heat and moisture transfer processes in porous media // E3S Web of Conferences. -2021. -Vol. 264. -Art. 01038. -19 p.m. -DOI: 10.1051/e3sconf/202126401038.
Shadmanov I., Nosirova Z., Kamolova U. Two-dimensional mathematical model of heat and moisture transfer processes during the natural storage and drying of heterogeneous agricultural products // BIO Web of Conferences. -2024. -Vol. 113. -Art. 05005. -10 p. -DOI: 10.1051/bioconf/202411305005.
Panigrahi S. S., Singh C. B., Fielke J., Zare D. Modeling of heat and mass transfer within the grain storage ecosystem using numerical methods: A review // Drying Technology. -2020. -Vol. 38, no. 13. -P. 1677–1697. -DOI: 10.1080/07373937.2019.1656643.
Равшанов Н. и др. Разработка математической модели для контроля и прогнозирования процессов теплопередачи и потери влаги при хранении пористых тел // Проблемы вычислительной и прикладной математики. – № 6(62).– 2024.
Thi V.D. et al. Numerical analysis of heat and moisture transfer in porous material. International Conference On Materials and Energy ICOME 16, France, – P. 175–179.
Подурец М.А. и др. Модель для полностью закрытого состояния пористого тела. Математическое моделирование, – 2024. 36(6), – P. 41–50.
Дорняк О.Р. и др. Теоретическое исследование тепловых и механических взаимодействий в контактных парах. Техн. пробл. теплотехники, – 2019. 1(4), – P. 50–60.
Logunova O.S. et al. Mathematical Models for Investigation of the Heat Condition of Objects. Electrotechnical Systems and Complexes, 43(2), – P. 25–36. – 2019.
Boyce D.S. Heat and moisture transfer in deep grain layers. J. Appl. Phys., – 2016. 37(5), – P. 1602–1608.
Shadmanov I. et al. Mathematical model for the storage and drying processes of agricultural products in open fields. BIO Web of Conf., – 2024. 113, 05005.
Abduganieva F.Z. et al. Use of sorption-connection method in the drying of agricultural products. The Peerian Journal, Article 308.
Shadmanov I., Shafiyev T. Mathematical model of heat and moisture transfer in irregular porous bodies. E3S Web of Conf., – 2023. 43, 101060.
Liu W. et al. Heat and moisture transfer in drying grain: steel distribution analysis. Agriculture, 13(8), 1470. https://doi.org/10.3390/agriculture13081470.
Shadmanov I. Mathematical model for simultaneous heat and moisture transfer in open fields. Int. Conf. on Thermal Engineering and Applications, – 2024. 1(1).
Haghi A.K., Amanifard N. Analytical approach to potato drying. Braz. J. Chem. Eng., 2024. 41(4).
Myhan R., Jachimczyk E., Szturo K. A model of grain aeration in a grain silo // Food and Bioproducts Processing. -2025. -Vol. 153. -P. 161–172. -DOI: 10.1016/j.fbp.2025.06.007.
Maier D.E., Arthur F.H., Montross M.D. Temperature Monitoring and Aeration Strategies for Stored Wheat: ASAE Paper No. 026116 // USDA-ARS, Grain Marketing and Production Research Center. -2002. -10 p.
de Carvalho Lopes D., Martins J. H., de Castro Melo E., de Barros Monteiro P.M. Aeration simulation of stored grain under variable air ambient conditions // Postharvest Biology and Technology. -2006. -Vol. 42, no. 1. -P. 115–120. -DOI: 10.1016/j.postharvbio.2006.05.007.
Dyck G., Hawley E., Hildebrand K., Paliwal J. Digital Twins: A novel traceability concept for post-harvest handling // Smart Agricultural Technology. -2023. -Vol. 3. -Art. 100079. -DOI: 10.1016/j.atech.2022.100079.
Escribà-Gelonch M., Liang S.; Van Schalkwyk P., Fisk I., Nguyen Van Duc Long, Hessel V. Digital Twins in Agriculture: Orchestration and Applications // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2024. - Vol. 72, no. 19. - P. 10737–10752. - DOI: 10.1021/acs.jafc.4c01934
Wang L. Digital Twins in Agriculture: A Review of Recent Progress and Open Issues // Electronics. - 2024. - Vol. 13, no. 11. - Art. 2209. - DOI: 10.3390/electronics13112209.