木材内部水分扩散的动态模拟综述
摘要：水分在木材的形成、运输、加工和利用的各个环节都起着非常重要的作用，本文对水分在木材内部扩散的驱动力及路径进行分析，并探究总结木材内部结构、含水率、温度等因素对扩散的影响规律。结合国内外多种关于水分扩散模拟的研究方法，如数值模拟、分子模拟、多尺度模型模拟等，提出一些亟待解决的问题，从而为提高木材利用率奠定理论基础。
关键词：木材水分；水分扩散；分子模拟；FLUENT模拟
Dynamic Simulation of Water Diffusion in Wood
Abstract: Water plays a very important role in each link of wood formation, transportation, processing and utilization. This paper analyzes the driving force and path of water diffusion in wood, and explores and summarizes the influence law of wood internal structure, moisture content, temperature and other factors on diffusion.Combined with the research methods of water diffusion simulation at home and abroad, such as numerical simulation, molecular simulation, multi-scale model simulation, some problems to be solved are put forward, so as to lay a theoretical foundation for improving wood utilization rate.
Key words:wood moisture; water diffusion; molecular simulation; FLUENT simulation
0 引言
木材具有强重比高、重量轻、耐冲击、弹性好、纹理丰富色调美观，易加工等优点，但随着我国森林资源保有率的下降，国家更加重视森林资源保护，木材供需矛盾日益紧张。因此研究木材自身特性从而提高木材利用率成为重要课题。水分对木材的物理和力学性能有非常大的影响，从而影响到储存运输、加工利用等各个环节[1]。木材中存在的水分可分为自由水、吸着水和化合水三类。化合水是组成木材细胞壁物质构造的一部分，在木材的正常使用范围内化合水对其性质没有影响，因此只讨论自由水和吸着水的影响。木材中水分形态不同，与之对应的木材移动形式也不同，其中包括在压力差作用下水分于毛细管中的移动，在浓度差作用下的水分扩散，自由水在细胞腔表面的蒸发凝结，以及细胞壁中吸着水的吸着和解吸。
其中，扩散是木材内部水分移动的一种重要形式，是在含水率梯度或水蒸气分压差驱动下，水分子从高含水率区域迁移到低含水率区域的一种自发行为。这里对水分扩散机理、扩散模型以及扩散影响因素进行研究。
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