粮仓通风管道几何结构优化的模拟与实测研究

李成文; 张忠斌; 史金龙; 戴亚东; 秦家泉; 戴前茜

doi:10.12465/issn.0253-4339.20251228001

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粮仓通风管道几何结构优化的模拟与实测研究

更新时间：2026-05-21

- 粮仓通风管道几何结构优化的模拟与实测研究
- Simulation and Experimental Study on the Geometric Optimization of Grain Silo Ventilation Ducts
- 制冷学报 2026年页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.南京师范大学能源与机械工程学院南京 210023
  2. 江苏科技大学计算机科学与工程学院镇江 212003
  3. 江苏永昇空调有限公司泰州 225400
- 作者简介：
  
  张忠斌，男，教授，南京师范大学能源与机械工程学院，13515112510，E-mail：zhangzhongbin@163.com。研究方向：粮食储运热安全和热管理；制冷剂回收再利用及低GWP制冷剂高效应用；天然气、氢气等水合物及输运。Zhang Zhongbin， male， professor， School of Energy and Mechanical Engineering， Nanjing Normal University， 86-13515112510， E-mail： zhangzhongbin@163.com. Research fields： thermal safety and thermal management in grain storage and transportation，recovery and recycling of refrigerants and high-efficiency application of low-GWP alternatives， hydrates and transport of natural gas， hydrogen， etc.
- 基金信息：
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251228001
  中图分类号： TU834.4;S379;TS210
- 收稿：2025-12-28，
  
  修回：2026-01-24，
  
  录用：2026-02-02，
  
  网络首发：2026-05-21，
- 稿件说明：
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李成文,张忠斌,史金龙等.粮仓通风管道几何结构优化的模拟与实测研究[J].制冷学报,

Li Chengwen,Zhang Zhongbin,Shi Jinlong,et al.Simulation and Experimental Study on the Geometric Optimization of Grain Silo Ventilation Ducts[J].Journal of Refrigeration,
李成文,张忠斌,史金龙等.粮仓通风管道几何结构优化的模拟与实测研究[J].制冷学报, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251228001.

Li Chengwen,Zhang Zhongbin,Shi Jinlong,et al.Simulation and Experimental Study on the Geometric Optimization of Grain Silo Ventilation Ducts[J].Journal of Refrigeration, DOI：10.12465/issn.0253-4339.20251228001.

摘要

粮食存储是保障国家粮食安全的重要环节。传统粮仓通风管道设计较依赖经验设定，易出现仓内气流分布不均匀，粮体局部热湿点问题。本文对粮仓横向通风系统中进风口布局、管道直径以及开孔率等几何结构参数进行调整，并进一步对开孔率进行优化1与优化2处理，采用模拟与实测相结合的方式，结合评价指标对稻谷内部温湿度变化以及均匀性进行系统分析。研究表明：进风口位于主风道中间位置稻谷内部温差较低，存储效果较优；支风管道管径为600 mm、开孔率为35%时，稻谷内部平均温差较最高平均温差分别降低29.1%、14.3%；优化1与优化2平均温度分别比优化前降低0.136 K、0.078 K；平均相对湿度分别降低0.134%、0.164%，且优化1能够较好提升稻谷温湿分布均匀性。以上研究为通风管道几何结构设计提供理论指导，进一步提升温湿均匀性、降低风机能耗，提高粮食的高品质存储。

Abstract

Grain storage is a critical component of safeguarding national food security. The design of ventilation ducts in traditional granaries often relies heavily on empirical settings， which can easily lead to uneven airflow distribution within the silo and the formation of localized heat and moisture hotspots within the grain bulk. In this study， geometric structural parameters such as the air inlet layout， duct diameter， and perforation ratio in the lateral ventilation system of the granary were investigated， and the perforation ratio was subjected to two distinct optimization treatments， labeled Optimization 1 and Optimization 2. A systematic analysis of temperature and humidity variations and their uniformity within the paddy bulk was conducted by combining simulations and physical measurements guided by specific evaluation metrics. The results indicate that positioning the air inlet at the center of the main duct results in a lower temperature differential within the paddy bulk and superior storage efficacy. When the branch duct diameter was 600 mm with a perforation ratio of 35%， the average temperature differential within the paddy bulk was reduced by 29.1% and 14.3%， respectively， compared with the highest recorded average differentials. The average temperatures of Optimization 1 and Optimization 2 were reduced by 0.136 K and 0.078 K， respectively， compared with the pre-optimization values， and the average relative humidities were reduced by 0.134% and 0.164%， respectively， compared with the pre-optimization state. Optimization 1 demonstrated a more pronounced improvement in the uniformity of temperature and moisture distribution within the paddy. Collectively， these findings provide theoretical guidance for the geometric design of ventilation ducts， thereby enhancing temperature and humidity uniformity， reducing fan energy consumption， and promoting high-quality grain storage.

关键词

Keywords

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