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【6h】

稻谷吸附与解吸等温线计算模型及模拟研究

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目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 国外研究进展

1.2.2 国内研究进展

1.3 论文概要及章节安排

1.3.1 研究内容

1.3.2 章节安排

2 平衡含水率原理及吸附等温线模型

2.1 平衡含水率原理

2.2 吸附等温线模型

2.2.1 稻谷吸附理论

2.2.2 稻谷吸附模犁

3 数据采集、分析及等温线模型建立

3.1 数据采集

3.1.1 实验内容与方法

3.2 数据分析

3.2.1 稻谷吸附与解吸等温线

3.2.2 影响稻谷水分吸附与解吸的因素

3.2.3 吸附与解吸模型及比较

3.3 等温线模型建立

3.3.1 稻谷等量吸附热(热差焓)

3.3.2 等温线模型建立

4 稻谷吸附与解吸等温线的计算机模拟

4.1 应用Visuat Basic语言编程求修正GAB模型

4.2 计算机模拟

5 稻谷吸附与解吸等温线模型的优化

5.1 遗传算法的基本原理

5.1.1 进化算法概论

5.2 功能模型参数的优化

5.2.1 适应度函数的选取

5.2.2 基于动态聚类分析的种群分类

5.2.3 从问题解空间到算法搜索空间的编码方案

5.3 基本遗传算子

5.3.1 选择算子

5.3.2 交叉算子

5.3.3 变异算子

5.4 改进的遗传算法流程

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简介

致谢、附录

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摘要

以稻谷作为研究对象,基于农产品微生物理论,针对稻谷生产中贮藏、干燥等管理过程,测绘稻谷在不同温度状态下的吸附与解吸数据及参数,解析稻谷吸附与解吸等温线变化,利用系统分析原理和数学建模技术建立稻谷吸附与解吸等温线的计算模型,将模糊识别、进化算法应用于模型的优化,编制模拟软件实现稻谷吸附与解吸等温线的计算机模拟,为稻谷的加工、贮藏、管理提供科学的工艺参数。
   稻谷的吸附、解吸性能主要用吸附与解吸等温线来研究,在稻谷干燥中,解吸等温线可用于确定恰当的干燥终点和计算干燥时间;在贮藏中吸附等温线可用于确定安全贮藏含水量,控制贮藏环境条件。本文测定了稻谷在20℃、30℃、40℃下的吸附与解吸数据,绘制相应稻谷吸附与解吸等温线,分析了稻谷贮藏中稻谷水分活度、稻谷平衡含水率与稻谷干燥、贮藏作业之间的数量关系,确定了稻谷在选定温度水平下的贮藏条件,同时就稻谷等量吸附热Qa(热差焓)和吸附结合能L等热力学参数进行分析,应用SAS NLIN非线性回归和参数估计等数学方法对吸附与解吸数据进行拟合,建立了稻谷吸附与解吸等温线模型。采用基于种群分类的适应值自适应调整的进化计算对模型进行优化,并详述了改进的进化算法的进化算子。得出了描述稻谷吸附与解吸的最佳模型为修正GAB模型。编写了模拟软件并对稻谷吸附与解吸等温线进行了计算机模拟。模拟结果表明,在相同温度条件下,稻谷平衡含水率Me随相对湿度RH或水分活度Aw增大而增大,但在吸附与解吸等温线上,各段变化速率不同,开始段变化速率较快,中间段变化速率慢,等温线末段,变化速率又增大,吸附等温线位于解吸等温线下方,存在吸附滞后现象;在相同湿度RH条件下,稻谷平衡含水率Me随温度的升高而降低,在吸附与解吸等温线上表现为高温度的等温线位于低温度的等温线的下方;通过对稻谷水分活度Aw、等量吸附热Qa及吸附结合能L等热力学参数的分析,得出稻谷Qa与L均随Aw和Me的增大而逐渐减小,而稻谷L值还与温度有关,在相同Aw值条件下,温度越高L值越大,但在温度变化范围较小情况下,温度对稻谷L值的影响较小。
   稻谷生产中的贮藏、干燥是一个复杂而独特的多因子动态管理过程,受到多种因素的影响,使得稻谷贮藏管理难以综合考虑多因子互作、量化贮藏措施。随着信息技术的发展,数字农业正在崛起,用数字化技术重塑现代农业生产,将从根本上改变农业生产传统落后的面貌,有力地推动农业生产增长方式转变和农业经济结构调整优化,对大力发展农业生产,解决我国农业生产日趋尖锐的供需矛盾以及改善人类生存环境质量具有重要意义。

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