張祥祥，張 昊，王振清，陳 曦，陳 雁

內(nèi)襯塑料地下糧食筒倉糧堆溫度場研究

張祥祥，張 昊※，王振清，陳 曦，陳 雁

（河南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，鄭州 450001；）

為了研究地下倉儲糧期間糧堆的溫度變化，該研究以濕基含水率為23%的高水分玉米為研究對象，首先采用試驗方法對內(nèi)徑3 m，高5 m的地下筒倉在靜態(tài)儲藏條件下的倉內(nèi)溫度場的變化進行了分析。然后基于多孔介質(zhì)傳熱理論，使用多物理場數(shù)值模擬軟件COMSOL對試驗倉進行了模擬研究。數(shù)值模擬基于實際堆糧高度，充分考慮了倉內(nèi)谷物顆粒呼吸作用對糧堆內(nèi)溫度場分布的影響，研究了不同初始糧溫、糧食種類和裝糧季節(jié)對倉內(nèi)溫度場的影響。結(jié)果表明：靜態(tài)儲藏階段，糧食的呼吸作用較強，糧堆首先在底部開始升溫，并逐漸形成高溫熱芯，隨后熱芯位置逐漸向糧堆中上部移動，并最終穩(wěn)定于距裝糧線1 m處。初始糧溫為35 ℃時，倉內(nèi)糧堆溫升最高，為6.1 ℃，溫度達到峰值后出現(xiàn)下降趨勢；在5種不同種類（玉米、油菜籽、大豆、小麥和稻谷）糧堆中，油菜籽堆平均溫升最高，為1.6 ℃，玉米堆平均溫升最低，為1.2 ℃；不同季節(jié)外部環(huán)境溫度的變化對倉內(nèi)糧堆溫度變化影響很小，倉內(nèi)糧堆溫度在不同季節(jié)條件下表現(xiàn)出一致的變化趨勢。該研究對地下倉高水分糧儲藏期間的溫度變化進行了研究，并拓展了數(shù)值模擬，可為實際工程提供參考。

作物；溫度場；溫度傳感器；地下糧食筒倉；玉米；靜態(tài)儲藏；數(shù)值模擬

0 引 言

糧食安全事關(guān)國計民生[1]。為了保證國家糧食安全，不僅要提高糧食產(chǎn)量，而且要加強糧食儲備。糧食儲藏過程中，影響安全儲糧的因素很多，糧堆發(fā)熱是破壞安全儲糧的重要威脅之一[2-3]。因溫度分布不均而產(chǎn)生的倉內(nèi)糧堆局部發(fā)熱、結(jié)露和霉變時有發(fā)生[4-6]。國內(nèi)現(xiàn)有糧食儲備倉大都為地上倉，地上倉存在土地利用率低、能耗高和倉內(nèi)糧堆易受外界環(huán)境變化影響等問題。采用地下倉不僅能提高土地利用率，而且能利用地溫，將倉外環(huán)境維持在較為恒定的水平，減少倉外環(huán)境變化對倉內(nèi)糧堆的影響[7-8]。但地下倉儲糧過程中，糧堆可能因溫度分布不均而發(fā)生熱量傳遞，同時會伴隨水分轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致水汽在低溫部位聚集，使得糧堆局部含水率偏高，引起糧食霉變、發(fā)熱等風(fēng)險，有必要揭示糧堆在地下倉儲藏中溫度的變化，以制定有效的預(yù)防措施，實現(xiàn)安全儲糧。

國內(nèi)外學(xué)者對不同倉型內(nèi)糧堆溫度場進行了大量的研究。Jia等[9]在忽略小麥糧堆水分遷移對溫度場影響的條件下，通過數(shù)值模擬的方法對糧食筒倉小麥糧堆溫度場的變化過程進行了研究分析；Shubham[10-14]通過建立糧堆內(nèi)部的熱濕傳遞模型，對糧堆內(nèi)部熱量傳遞和水分遷移過程進行了模擬分析；Francisco等[15]通過對混凝土圓柱筒倉對倉內(nèi)溫度場進行試驗研究，并結(jié)合傳熱理論，開發(fā)了有限差分模型；Wang等[16]提出了一種基于氣溫的糧堆溫度高精度預(yù)測模型；王小萌等[17]對玉米糧堆霉變發(fā)熱過程中的溫濕度場變化規(guī)律進行了研究；王振清等[18-20]對地下倉儲糧期間溫度場變化進行了數(shù)值模擬分析，得出倉內(nèi)糧堆溫度隨著儲糧時間變化的規(guī)律。相比于實倉測試的成本、受限條件多等問題，數(shù)值模擬經(jīng)濟有效，在探索糧堆內(nèi)部溫度場分布及其傳遞規(guī)律中應(yīng)用廣泛[21]。

綜上，國內(nèi)外學(xué)者對平房倉等地上倉型糧堆溫度變化進行了大量研究，對鋼筋混凝土地下倉內(nèi)溫度場的研究有所涉及，但對內(nèi)襯塑料地下糧食筒倉內(nèi)溫度變化過程的研究還相對較少。本研究針對內(nèi)襯塑料地下倉，建立試驗平臺，通過對試驗倉內(nèi)溫度的監(jiān)測，分析倉內(nèi)糧堆溫度動態(tài)變化規(guī)律；基于動量守恒、能量守恒、質(zhì)量守恒和多孔介質(zhì)傳熱理論，采用計算流體力學(xué)方法，應(yīng)用多物理場數(shù)值模擬軟件COMSOL進行數(shù)值模擬分析。用數(shù)值模擬結(jié)果和地下試驗倉測試結(jié)果進行比較分析，且基于誤差分析和試驗結(jié)果，對數(shù)值模擬模型參數(shù)進行調(diào)整，模擬不同初始糧溫、糧食種類和裝糧季節(jié)對倉內(nèi)糧堆溫度場的影響。擬為制定糧食儲藏防結(jié)露和霉變等相關(guān)措施提供依據(jù)。

1 試驗及數(shù)值模擬方法

1.1 試驗裝置與測點

試驗裝置由試驗倉、測溫系統(tǒng)和隔熱保溫系統(tǒng)組成，如圖1。

圖1 試驗系統(tǒng)及溫度測點布置

如圖1b所示，試驗倉倉體直徑為3 m，高5 m，倉壁厚12 mm，裝糧線高3 m，倉體采用聚丙烯塑料加工而成。測量系統(tǒng)由TOPRIE-TP700多路數(shù)據(jù)記錄儀和TOPRIE-TP2305溫度傳感器組成。測溫范圍-40～125 ℃、測量精度±0.3%。試驗倉裸露倉體部分采用厚度為20 mm的橡塑保溫棉進行包裹，在距離倉頂1 m處布置一層硬質(zhì)聚氨酯保溫隔熱板，板厚80 mm，在倉頂處，位于環(huán)筋上布置一層XPS擠塑板。

倉內(nèi)共布置29個測點，每個測點對應(yīng)一個溫度傳感器，測點按照橫向7個和豎向4個的數(shù)量進行布置，測點編號遵循從左到右、從上到下的順序。

1.2 試驗材料

表1 試驗材料參數(shù)

1.3 試驗方法

裝糧完畢后，對糧面進行找平，使糧堆溫度的變化不會因糧面的參差不齊而受到影響。然后鋪蓋聚氨酯保溫隔熱板，縫隙用發(fā)泡膠進行填充粘接。在XPS擠塑板裁剪、修復(fù)、粘接和邊緣封閉以后開始試驗，試驗時長564 h。

試驗數(shù)據(jù)采用TOPRIE-TP700 多路數(shù)據(jù)記錄儀自動采集儲存，數(shù)據(jù)采集的時間間隔為1 min，由于數(shù)據(jù)較多，利用Excel對數(shù)據(jù)進行平均化處理，對每個測點每天（60 min×24 h）監(jiān)測的數(shù)據(jù)取一個平均值。在數(shù)據(jù)處理軟件Origin中按照對應(yīng)坐標導(dǎo)入每個測點所計算的平均值，分別繪制不同時間的溫度云圖；以時間和測點溫度均值繪制溫度變化曲線。

1.4 數(shù)值模擬模型及邊界條件

1.4.1 數(shù)學(xué)模型

模擬試驗平臺包括地下試驗倉、倉內(nèi)玉米糧堆和倉內(nèi)裝糧線以上空氣層共3部分。在數(shù)值模擬中，地下試驗倉的倉壁為固體，地下試驗倉內(nèi)玉米糧堆為多孔介質(zhì)，裝糧線以上區(qū)域為流體。結(jié)合本次試驗中地下試驗倉所處的環(huán)境條件，對靜態(tài)儲藏條件下的傳熱過程進行數(shù)學(xué)模型的建立。

在靜態(tài)儲藏條件下，主要涉及玉米糧堆溫度的傳遞和微氣流流動等；為了簡化計算，本研究基于倉儲糧堆內(nèi)部自然對流傳熱數(shù)學(xué)模型，在數(shù)學(xué)模型的建立過程進行以下主要假設(shè)：1）糧堆是連續(xù)均勻分布多孔介質(zhì)，且在傳熱的過程中遵循熱力學(xué)基本定律；2）空氣為不可壓縮流體；3）自然對流速度場足夠?。≧a<1）（Ra，瑞利數(shù)Rayleigh number，自然對流無量綱數(shù)）達西定律能夠適用；4）浮升力滿足線性變化，可采用Boussinesq近似[22]；5）試驗周期內(nèi)玉米質(zhì)量不發(fā)生變化。

1.4.2 物理模型

以模擬試驗平臺搭建的地下倉倉體實際尺寸為依據(jù)，在數(shù)值模擬軟件COMSOL中建立倉體的模型，所建模型采用自由四邊形網(wǎng)格，通過此方式劃分的網(wǎng)格使用范圍廣、質(zhì)量較好，主要用于研究倉內(nèi)糧堆的溫度場變化和后期的數(shù)值計算。對網(wǎng)格獨立性進行了驗證，網(wǎng)格數(shù)從3 846個增至6 362和13 795個時，溫度分別變化0.06和0.01 ℃，本次模型劃分3 846個網(wǎng)格滿足要求。

已有研究表明[23]，土壤溫度隨時間和空間的變化可用具有正弦函數(shù)位相滯后和溫度變幅衰減的方程來模擬，這種描述土壤溫度時空變化的方程稱為土壤的溫波方程，用數(shù)學(xué)公式表述為[23]

1.4.3 邊界條件和初始條件設(shè)定

初始條件：初始糧溫為17.9 ℃，糧食濕基含水率為23%。

邊界條件：由于試驗倉外部土壤溫度在整個試驗過程中滿足恒溫條件，外部地面以下邊界溫度取平均值17.4 ℃；地面以上邊界采用插值函數(shù)的形式定義溫度，且采用豎向和橫向自然對流的形式賦予邊界熱通量形式，插值函數(shù)值為試驗過程實測大氣環(huán)境溫度；裝糧線以上空氣域與糧堆表層發(fā)生自然對流傳熱，空氣域溫度為29號測點實測溫度。

呼吸作用：由文獻[24]知，測定糧食在24 h內(nèi)因呼吸作用所產(chǎn)生的CO2的釋放率，即可得出糧食因呼吸作用所產(chǎn)生的熱量。文獻[25]通過實測方法得出糧食呼吸作用24 h后CO2釋放率的數(shù)學(xué)表達式?；诒驹囼瀭}實際堆糧高度的呼吸作用考慮，按照空氣中氧氣含量為21%計算，假定在短時間內(nèi)玉米糧堆含水率不發(fā)生變化，經(jīng)計算，需要1.3 d才能把空氣域中氧氣消耗完畢，所得結(jié)果以內(nèi)熱源形式賦予給倉內(nèi)糧堆。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

2.1.1 環(huán)境溫度變化對倉內(nèi)空氣域溫度影響

如圖2所示，在整個試驗過程中，大氣環(huán)境最高平均溫度為14.2 ℃；最低平均溫度為2.2 ℃；整體的大氣環(huán)境溫度處于下降趨勢。地下倉的溫度變化主要是由于大氣環(huán)境溫度對地面溫度的影響，進而影響到倉內(nèi)溫度，倉內(nèi)溫度逐漸影響到每一層糧堆的糧溫。地下倉內(nèi)的糧食溫度變化幅度較小，傳熱速度慢，糧食溫度穩(wěn)定在較低的溫度水平，有效控制糧食和微生物的呼吸，從而有效抑制蟲霉的發(fā)生和發(fā)展，有利于糧食的安全儲藏。通過對比環(huán)境溫度與倉內(nèi)空氣域（29號測點）溫度的變化過程，進而探究外部環(huán)境溫度對試驗倉內(nèi)溫度的影響。

2.1.2 環(huán)境溫度變化對倉內(nèi)糧堆溫度影響

本次試驗倉為圓柱形地下糧食筒倉，倉體邊界受熱條件都是完全對稱的，所以取具有代表性的中垂面數(shù)據(jù)進行分析。由于糧層底部受到外界溫度影響較小，所以溫度云圖的繪制是從距離倉底0.5 m處開始。溫度云圖包含試驗倉內(nèi)糧堆內(nèi)部和空氣層溫度的變化情況。

如圖3a所示，在閉倉后溫度分布較為均勻，裝糧溫度為（17.5±0.5）℃，整個糧堆幾乎分布在這個溫度范圍。由于外部環(huán)境溫度較低，上部糧溫略低于下部糧溫，溫度差為1.2 ℃，但糧堆整體溫度趨于一致。在裝糧2 d后，整體糧溫略有上升，部分區(qū)域升溫1.3 ℃，達到18.8 ℃。隨著時間推移，糧堆溫度出現(xiàn)分層現(xiàn)象，在裝糧后4 d（圖 3c），糧堆下層溫度最高為21.3 ℃，中間為20 ℃，裝糧線附近溫度為18.8 ℃，此時裝糧線以上空氣域溫度為16.3 ℃，與糧堆底部溫度相差4 ℃。這是由于試驗倉所儲存的糧食呼吸作用較強。通過圖3b～3d可以看出，糧堆首先在底部開始升溫，并表現(xiàn)出高溫向上轉(zhuǎn)移的趨勢，這是由于熱空氣的密度較小，糧食顆粒間的空氣浮升力大于自身的重力，使得熱空氣上升所致。

如圖3d～3h所示，在裝糧后6 d（圖3d），糧堆內(nèi)部已形成熱芯區(qū)域，熱芯區(qū)域溫度達22.5 ℃，此時熱芯位于糧堆徑向1 m、軸向2 m位置，即靠近倉體左上側(cè)。隨著時間推移，熱芯面積逐漸增大，且溫度逐漸升高。在裝糧后10 d（圖3f）時，中心溫度已超過25 ℃；之后，熱芯高溫區(qū)域面積基本穩(wěn)定，并逐漸緩慢地向地下倉中心位置轉(zhuǎn)移。由于倉體整體封閉較好，試驗倉內(nèi)的氧氣逐漸被消耗殆盡，呼吸作用達到極限并開始衰減。糧堆熱芯區(qū)域面積不再增加。

2.1.3 不同深度糧層溫度分布

為了探究不同糧層溫度分布以及變化規(guī)律，取各層糧層數(shù)據(jù)的平均值。按照從上到下的順序，依次為第一層（測點22～28平均值）、第二層（測點15～21平均值）、第三層（測點8～14數(shù)據(jù)平均值）、第四層（測點1～7數(shù)據(jù)平均值）。

如圖4所示，在試驗倉糧堆內(nèi)溫度出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象。在外部大氣環(huán)境溫度的影響下，倉內(nèi)空氣域溫度除初始有小幅上升外（小幅上升的原因是裝糧后沒有及時放置聚氨酯保溫隔熱板對倉頂進行保溫），一直處于下降狀態(tài)，從最初的15.1 ℃降至12.2 ℃。受空氣域溫度降低的影響，位于第一層的糧堆溫度并未表現(xiàn)出其余3層糧堆明顯溫升現(xiàn)象。第一層糧堆最初溫度為16.5 ℃，最高溫度僅為17.7 ℃，溫升1.2 ℃。第二、三和四層均出現(xiàn)溫升現(xiàn)象，并表現(xiàn)出不一致性。第四層溫度從初始的19 ℃在裝糧后4 d達到峰值21.8 ℃，之后穩(wěn)定在21.2 ℃；第三層從初始的18.3 ℃在裝糧后18 d達到峰值23.2 ℃；在第二層糧堆中，溫度由初始的18 ℃在裝糧后14 d升至峰值24.5 ℃，為4個糧層中溫度最高處。

縱觀整個試驗倉內(nèi)4個糧層溫度變化，除第四層受到空氣域溫度的影響外，其余3層幾乎不受空氣域的影響。溫度達到峰值后出現(xiàn)下降主要是由于糧倉整體密封性較好，倉內(nèi)氧氣逐漸消耗殆盡，糧食的有氧呼吸衰退所致。

2.2 模擬結(jié)果

為了保持和試驗倉條件設(shè)置的一致性，數(shù)值模擬結(jié)果均取中垂面糧堆溫度均值。

2.2.1 數(shù)值模型驗證

如圖5所示，通過對筒倉內(nèi)糧堆溫度均值的實測數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)對比分析知，數(shù)值模擬和實測數(shù)據(jù)具有很好的一致性，趨勢相同。試驗過程糧堆溫度平均值最大為21.5 ℃，數(shù)值模擬中糧堆溫度平均值最大為19.6 ℃，相差1.9 ℃。產(chǎn)生誤差主要原因是試驗采用高水分糧，呼吸作用強于正常水分入倉糧，且在試驗中密封等都會對試驗倉溫度的變化造成影響。

2.2.2 不同條件數(shù)值模擬分析

基于已驗證的靜態(tài)儲藏物理模型，對不同初始狀態(tài)（筒倉內(nèi)糧堆初始平均溫度為5、15、25和35 ℃）、糧食種類（玉米、油菜籽、大豆、小麥和稻谷）和入糧季節(jié)的糧堆溫度場進行數(shù)值模擬分析，各糧種參數(shù)見表 2[2,24,26-27]。

表2 不同糧食種類參數(shù)

結(jié)合本次試驗數(shù)據(jù)，對比分析筒倉內(nèi)糧堆不同初始溫度條件下倉內(nèi)糧堆溫度變化。如圖6a所示，初始糧溫為5和15 ℃時，倉內(nèi)糧堆最終溫度為9.5和16.8 ℃，溫升分別為4.5、1.8 ℃；初始糧溫為17.9、25和35 ℃時，倉內(nèi)糧堆溫度達到峰值19.2、26.3和41.1 ℃后出現(xiàn)下降趨勢，這是由于試驗倉處于封閉狀態(tài)，倉內(nèi)氧氣耗盡后，呼吸作用衰減且產(chǎn)熱量低于外部環(huán)境溫度傳入倉體的冷量所致。

依托玉米糧堆試驗驗證的模型，不改變初始糧溫（17.9 ℃）和邊界條件，對不同糧食種類（初始參數(shù)見表 2）糧堆溫度場進行數(shù)值模擬分析。由圖6b分析知，油菜籽堆平均溫升最高，為1.6 ℃，玉米堆平均溫升最低，為1.2 ℃。整體溫度在達到峰值后出現(xiàn)下降趨勢，這與本文的玉米實倉試驗現(xiàn)象一致。不同糧食種類糧堆溫度的變化幅度不同，主要是由于各種糧堆糧食顆粒間孔隙率不同造成的，當孔隙率過大時，空隙中的空氣流通性會比較好，空氣的流通有助于糧堆內(nèi)部的熱濕遷移，這有助于安全儲糧；相反，如果糧堆的孔隙率較小，會阻礙空氣在糧堆中的流通性，使得儲糧過程中糧堆內(nèi)部熱濕遷移受阻，進而造成熱濕的集中，出現(xiàn)高溫、高濕區(qū)域，進而使得糧堆出現(xiàn)結(jié)露并且導(dǎo)致霉變。

圖6 不同條件筒倉內(nèi)溫度變化

在初始糧溫（17.9 ℃）相同的條件下，對不同季節(jié)糧堆溫度場進行數(shù)值模擬分析，分析季節(jié)變化導(dǎo)致的外部環(huán)境溫度變化對倉內(nèi)糧堆溫度場的影響。圖7表示2020年4個季節(jié)環(huán)境溫度變化[28]，地域設(shè)置與試驗倉相同，時間區(qū)間與試驗階段相似（春季：4月17日—5 月10日；夏季：7月17日—8月9日；秋季：10月17日—11 月9日；冬季：1月17日—2月9日），且均為23 d。春夏秋冬4個季節(jié)在試驗時間區(qū)間內(nèi)，外部環(huán)境溫度變化范圍分別為12～30 ℃、21.5～30 ℃、12～17.5 ℃和-1～10 ℃。由圖6c可知，不同季節(jié)外部環(huán)境溫度的變化對倉內(nèi)糧堆溫度變化影響很小，倉內(nèi)糧堆溫度在不同季節(jié)條件下表現(xiàn)出一致的變化趨勢，這是由于在本次數(shù)值模擬中，采用了試驗過程中相同的保溫措施，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)較小，使得外部環(huán)境的冷量或熱量難以傳入倉內(nèi)。同時也證明了地下糧倉受外部環(huán)境溫度變化影響很小，倉內(nèi)溫度的變化主要是由于糧食顆粒呼吸作用造成的。

3 結(jié) 論

本文以高水分糧為研究對象，通過搭建試驗平臺，利用多物理場數(shù)值模擬軟件COMSOL對內(nèi)襯塑料地下糧食筒倉在靜態(tài)儲藏階段倉內(nèi)溫度場的變化進行了分析，主要得出以下結(jié)論：

1）在靜態(tài)儲藏階段，隨著儲糧時間增加，糧堆內(nèi)部逐漸形成高溫熱芯，熱芯溫度隨呼吸作用的衰退，最終趨于穩(wěn)定，熱芯位置最終穩(wěn)定于距裝糧線1m處。在試驗倉內(nèi)，糧堆溫度出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象，第一、二、三和四層均出現(xiàn)溫升現(xiàn)象，溫升分別為1.2、6.5、4.9和2.2 ℃，并表現(xiàn)出不一致性。試驗倉內(nèi)溫度變化幾乎不受空氣域的影響。

2）不同初始糧溫條件下，初始糧溫為5和15 ℃時，倉內(nèi)糧堆最終溫度為9.5和16.8 ℃，溫升分別為4.5、1.8 ℃；初始糧溫為17.9、25和35 ℃時，倉內(nèi)糧堆溫度達到峰值19.2、26.3和41.1 ℃后出現(xiàn)下降趨勢，初始糧溫為35 ℃時，倉內(nèi)糧堆溫升最高，為6.1 ℃；在5種糧堆中，油菜籽堆平均溫升最高，為1.6 ℃，玉米堆平均溫升最低，為1.2 ℃；不同季節(jié)外部環(huán)境溫度的變化對倉內(nèi)糧堆溫度變化影響很小，倉內(nèi)糧堆溫度在不同季節(jié)表現(xiàn)出一致的變化趨勢。

本文僅對靜態(tài)儲藏階段倉內(nèi)溫度場變化進行了分析，模型的正確性得到驗證，后續(xù)可對多場耦合條件下倉內(nèi)熱濕變化進行分析，進而為制定相關(guān)措施提供依據(jù)。

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Study on temperature field of grain piles in underground grain silos lined with plastic

Zhang Xiangxiang, Zhang Hao※, Wang Zhenqing, Chen Xi, Chen Yan

(,,450001,)

This study aims to explore the temperature changes of grain piles in underground grain silos during storage. The research object was taken as a corn grain pile with 23% high moisture content and a weight of 15 tons, while the underground grain silo with an inner diameter of 3m and a height of 5 m. Firstly, the change of temperature field was analyzed experimentally under static storage conditions. Secondly, the multi-physics software COMSOL was selected to simulate the grain bins with the same size, boundary conditions and height using the theory of heat transfer in porous media. The actual pile height was also utilized to fully consider the influence of grain respiration on the distribution of temperature field in the pile during simulation. A comparison between numerical simulation and experimental data was made to investigate the influence of different initial grain temperatures, grain types and loading seasons on the temperature field in the warehouse. The results show that the grain respiration was strong during the static storage stage. Specifically, the grain pile started to heat up at the bottom, and gradually formed a high-temperature heat core with 22.5 ℃locating on the place, where was 1m radial and 2m axial from the physical core. Then, the position of heat core moved gradually to the middle and upper part of grain pile, and finally stabilized at the place where was 1m below the grain loading line, resulting in the obvious stratification in the temperature of grain pile. Furthermore, the spatial domain of air temperature descended from 15.1 to 12.2 ℃ in the bin at ambient temperature. The temperature changes of grain layers in the whole experiment chamber were almost unaffected by the air domain temperature, except the fourth layer of grain stack. More importantly, there was a great increase in the temperature of grain pile under various initial grain temperature (5, 15, 25 and 35 ℃). Specifically, the final temperatures of grain pile in the silo were 9.5 and 16.8 ℃, with an temperature increase of 4.5 ℃ and 1.8 ℃, when the initial grain temperatures were 5 and 15 ℃, respectively. The peak values of stack temperature in the silo were 19.2, 26.3 and 41.1 ℃, when the initial grain temperatures were 17.9, 25 and 35 ℃, respectively. The highest increase in temperature was 6.1 ℃for the grain pile in the warehouse, when the initial grain temperature was 35 ℃. Nevertheless, the temperature declined after the peak. Among five kinds of grain pile (corn, rapeseed, soybean, wheat, and rice), the highest increase in the average temperature was 1.6 ℃in the rapeseed pile, whereas, the lowest increase was 1.2 ℃in the corn pile. External environment temperature in different seasons (spring: 17th April to 10th May; Summer: 17th July to 9th August; Autumn: 17th October to 9th November; Winter: 17th January to 9th February) presented little effect on the grain pile temperature in the silo, indicating that the temperature of grain pile in the silo behaved a consistent trend of change under different seasonal conditions. Consequently, the finding can provide a sound reference for practical engineering during storage of high moisture grain in underground silos.

crops; temperature field; temperature sensors; underground grain silo; corn; static storage; numerical simulation

張祥祥，張昊，王振清，等. 內(nèi)襯塑料地下糧食筒倉糧堆溫度場研究[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(16)：8-14.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.002 http://www.tcsae.org

Zhang Xiangxiang, Zhang Hao, Wang Zhenqing, et al. Study on temperature field of grain piles in underground grain silos lined with plastic[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(16): 8-14. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.002 http://www.tcsae.org

2021-07-02

2021-08-14

河南省科技攻關(guān)項目（202102110122）；省屬高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金項目（2016QNJH23）；河南工業(yè)大學(xué)高層次人才科研啟動基金項目（2018BS077）

張祥祥，研究方向為糧食倉儲。Email：zhangxiang2052@163.com

張昊，博士，副教授，研究方向為儲倉結(jié)構(gòu)和綠色儲糧體系。Email：zzbright@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.16.002

TS210

A

1002-6819(2021)-16-0008-07