低温冷态压榨取油植物油料饼的结构特性及力学行为研究

基于对冷态压榨取油复杂物理过程的认识，提出冷榨取油的机理是，常温下油液在渗流场和流变场耦合的可变形油料饼中的渗流过程，油料饼的结构特性及力学行为构成油料低温冷态压榨取油基础理论的重要研究内容。针对目前关于冷榨油料饼的结构特性及力学行为理论研究的缺乏，提出油料饼孔隙结构、渗透性、粘弹塑性和流固耦合渗流4个最重要的结构特性和力学行为研究内容。通过孔隙结构、渗透性和流变等试验，获取9种主要油料孔隙结构、渗透性和粘弹塑性特性及参数。运用分形理论、流变理论和多孔介质耦合渗流理论，建立冷榨油料饼孔隙结构分形、渗透率分形、粘弹塑性和流固耦合渗流模型。提出基于有限差分和有限元法，考虑油料流变和可变形的流固藕合渗流问题的数值分析方法。形成以孔隙结构分形模型、渗透率分形模型、粘弹塑性模型、流固耦合渗流模型以及数值分析方法为核心的油料低温冷态压榨取油基础理论，表征和描述压榨取油中油料饼的结构特性及力学行为。

油料饼的结构特性及力学行为构成油料低温冷态压榨取油基础理论的重要研究内容。针对目前关于冷榨油料饼的结构特性及力学行为理论研究的缺乏，提出了油料饼孔隙结构、渗透性、粘弹塑性和流固耦合渗流4个最重要的结构特性和力学行为研究内容。通过油料饼的结构特性及力学行为研究，成功探索了油料冷态侧限一维压榨取油机理，深刻认识了冷态压榨取油复杂物理过程的机理是，常温下油液在渗流场和流变场耦合的可变形油料饼中的渗流过程。针对低温冷态一维压榨，选取芝麻、花生、菜籽仁、大豆、棉籽、葵花籽、亚麻籽、油茶籽、油桐籽共计9种代表性的主要油料为研究对象，通过孔隙结构、渗透性和流变等实验，获取9种孔隙结构、渗透性和粘弹塑性特性及参数；运用分形理论、流变理论和多孔介质耦合渗流理论，建立冷态一维压榨油料饼孔隙结构分形、渗透率分形、粘弹塑性和流固耦合渗流系列模型；考虑油料流变和可变形，探索了一种基于有限差分和有限元法的流固藕合渗流问题的数值分析方法。项目研究形成了以孔隙结构分形模型、渗透率分形模型、粘弹塑性模型、流固耦合渗流模型以及数值分析方法为核心的冷态侧限一维压榨取油基础理论；认识了植物油料在低温冷态一维压榨过程中的结构、力学特性及其变化规律。项目研究为表征和描述压榨取油中油料饼的结构特性及力学行为，为深入揭示机械压榨过程机理，掌握压榨过程规律提供理论基础。项目研究在植物油料压榨取油机理及关键理论问题的研究方面，对理论分析方法和实验研究技术进行了成功有益的探索，为深入进行机械压榨取油理论与实验研究奠定了基础。模型的数值模拟计算结果与实验数据比较表明，项目研究建立的数学模型可行，有较好的工程应用价值。项目研究获得新实验装置4个；获得实验与计算的成果数据图172份、表63份；国内外公开发表学术论文5篇，EI收录4篇；获得实用新型专利1项；培养硕士研究生3人。