论文题目: 油料压榨理论与试验研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 郑晓
导师: 王少梅
关键词: 油料,压榨,渗流,渗透率,应力应变,塑性模型,流变
文献来源: 武汉理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 食用油脂是维持人类生存最基本物质之一,压榨法取油是植物油料加工最主要的方法之一。对油料压榨过程中所表现出的各种力学行为进行研究具有重要的理论意义和极大的工程应用价值。本文在现有油料压榨理论和试验研究成果的基础上完成了如下新的研究工作: 1.研制了一种侧限排油可视化压渗试验装置,完成了油料出油压力、出油应变试验工作。提出了一种出油压力、出油应变的测试方法。采用一种流体压力传感器测试了油料的侧向压力。提出了出油率的经验模型。 2.进行了侧限压榨下油料的应力应变试验,针对工程实际应用,应用川北方程,建立出油料压榨应力应变模型,探讨了运用BP神经网络预测油料应力应变关系。建立了基于双曲线型应力应变模型的油料实际压缩比理论计算模型。 3.运用扫描电镜和图像分析仪测试分析了菜籽仁饼的微观结构,根据试验测试的数据,采用回归分析方法建立了关于压榨压力的菜籽仁饼孔隙度经验公式。 4.提出了压榨过程中的散体物料、半固态饱和物料以及滤饼物料三种物理模型概念,通过油料压榨比的计算分析可有效辩识模型。提出了一种采用H0pfield神经网络方法对理论压榨比模型中的压榨系数识别的方法。 5.研制了一种适合油料压榨的油料饼渗透率测试方法与测试装置。根据流固耦合渗流理论,建立了可变形油料饼的一维渗流微分方程,给出了一维定常耦合渗流问题的解析解。以菜籽和菜籽仁饼为例,在试验基础上,采用参数反演方法,建立了关于有效应力的渗透率模型。 6.采用Doraivelu屈服准则,由侧限压榨试验结果构造菜籽和菜籽仁的塑性本构方程,建立出菜籽和菜籽仁侧限压榨塑性模型。 7.以菜籽和菜籽仁油料为代表,在蠕变试验的基础上,采用模型理论与经验模型相结合的方法建立了菜籽和菜籽仁非线性粘弹塑本构模型,并对模型参数进行了反演识别。 8.针对渗流场与流变场耦合问题,提出了采用有限差分法和有限元法交替求解渗流场和流变场的耦合数值计算方法。实例计算了菜籽和菜籽仁的压榨过程中的位移,并与试验实测值进行了比较。对菜籽仁在压榨过程中的孔隙流体压力分布与消散,有效应力分布与变化进行了数值模拟与预测。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 课题的提出
1.2 课题目的与意义
1.3 国内外研究概况
1.3.1 油料基本力学特性研究
1.3.2 压榨方程研究
1.3.3 压榨微分方程极其求解研究
1.3.4 存在的问题
1.4 论文研究目标、内容与方法
1.4.1 研究目标
1.4.2 研究内容与方法
第2章 油料基本力学特性和出油率的试验研究
2.1 引言
2.2 出油压力与出油应变
2.2.1 出油压力与出油应变概念
2.2.2 出油压力与出油应变试验
2.2.3 出油压力与出油应变试验结果、分析
2.3 油料侧向应力与侧压系数试验
2.3.1 试验材料
2.3.2 试验装置
2.3.3 试验方法
2.3.4 试验结果与分析
2.4 出油率试验
2.4.1 试验方法
2.4.2 试验结果与分析
2.5 小结
第3章 侧限压榨下油料应力应变关系与实际压缩比研究
3.1 引言
3.2 侧限压榨应力应变试验
3.2.1 试验装置
3.2.2 试验材料
3.2.3 试验方法
3.2.4 试验结果与分析
3.3 侧限压榨应力应变模型
3.3.1 模拟模型
3.3.2 参数反演
3.3.3 模拟结果
3.3.4 分析与讨论
3.4 应力应变的BP神经网络模型
3.5 实际压缩比
3.5.1 计算模型
3.5.2 实际压缩比模拟
3.6 小结
第4章 油料饼的孔隙结构研究
4.1 引言
4.2 孔隙结构研究方法
4.3 试验装置
4.4 试样制取
4.5 饼微观结构与孔隙度测试
4.6 结果分析
4.6.1 饼结构分析
4.6.2 饼孔隙度回归分析
4.7 小结
第5章 压榨固结试验与压榨比模型
5.1 引言
5.2 渗流固结试验
5.2.1 试验装置
5.2.2 试验方法
5.2.3 试验数据
5.3 压榨比计算模型
5.3.1 实际压榨比
5.3.2 理论压榨比
5.4 基于Hopfield神经网络的压榨比计算模型
5.4.1 压榨系数识别
5.4.2 Hopfield神经网络
5.4.3 结果与分析
5.5 基于BP神经网络的压榨比预测模型
5.6 小结
第6章 可变形油料饼的渗流模型与渗透率反演
6.1 引言
6.2 可变形菜籽与菜籽仁饼的渗流模型
6.2.1 可变形菜籽与菜籽仁饼的一维渗流微分方程
6.2.2 稳定渗流微分方程的解
6.3 渗透率试验
6.3.1 试验装置
6.3.2 试验方法
6.3.3 试验结果
6.4 渗透率反演
6.4.1 渗透率反演方法
6.4.2 结果与分析
6.5 小结
第7章 油料压榨塑性模型
7.1 引言
7.2 基本塑性模型
7.2.1 基本假设
7.2.2 屈服准则
7.2.3 塑性流动法则
7.2.4 塑性基本方程
7.3 侧限压榨塑性模型
7.3.1 基本方程
7.3.2 本构方程
7.4 模型验证
7.5 小结
第8章 油料压榨非线性粘弹塑性模型
8.1 引言
8.2 流变试验
8.2.1 试验材料
8.2.2 试验方法
8.2.3 试验结果与分析
8.3 本构模型
8.3.1 粘弹性本构模型
8.3.2 粘塑性本构模型
8.4 模型参数反求
8.4.1 粘弹性参数反求
8.4.2 粘塑性参数反求
8.5 本构模型验证
8.6 小结
第9章 考虑非线性流变特性的油料压榨流固耦合渗流的数值分析
9.1 引言
9.2 流固耦合渗流模型
9.3 渗流场的差分数值分析
9.4 非线性流变场的有限元数值分析
9.5 流固耦合渗流的求解方法
9.6 求解结果与分析
9.6.1 轴向位移
9.6.2 孔隙流体压力分布与消散
9.6.3 有效应力分布与变化
9.7 小结
第10章 全文总结与展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间科研、出版著作和发表论文情况
发布时间: 2005-10-11
参考文献
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