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我国每年粮食总产量高达5亿吨,粮仓内害虫、粮堆发热和谷物霉变是引起贮藏过程中粮食损失的主要原因。粮堆内的温度和水分是影响谷物霉变、粮堆发热和仓内害虫的重要因素。为了更好的实现安全储粮,本文选取小麦为研究对象,采用有限元多场耦合软件COMSOL Multiphysics,研究了散装小麦粮堆试验仓静态储藏条件下的微气流、温湿度分布规律,研究了高大平房仓散装小麦粮堆在冷却干燥通风过程中的温湿度及水分变化规律。本文的主要研究工作如下:(1)确定了小麦粮堆和湿空气的基本参数,利用自主设计粮堆压力-孔隙率试验装置,重点研究了散装小麦粮堆在不同压力下的孔隙率。通过试验研究,得到了小麦粮堆孔隙率随所施加压力的变化规律,并建立了小麦粮堆的压力-孔隙率函数模型。将建立的小麦粮堆压力-孔隙率函数模型应用于小麦粮堆试验仓静态储藏过程和高大平房仓散装小麦粮堆冷却干燥通风过程的数值模拟研究。(2)根据质量守恒、能量守恒和动量守恒定律,确立了散装小麦粮堆静态储藏过程和高大平房仓冷却干燥通风过程的热湿耦合传递数学模型。(3)根据确立的静态储藏数学模型,开展了散装小麦粮堆试验仓静态储藏过程热湿耦合传递过程的数值模拟研究,得到了散装小麦粮堆的微气流场、水蒸气分压场、温湿度场等随静态储藏时间的变化规律,利用试验仓的实测数据验证了数值模拟结果的正确性。数值模拟研究结果表明:温度梯度是温度前沿的驱动力,小麦粮堆孔隙间的微气流分布主要是受粮堆温度梯度的影响,粮堆内水蒸气分压力分布与温度梯度分布的方向相一致,小麦粮堆的湿度场与温度场分布规律呈现负相关关系。(4)根据确立的粮堆通风数学模型,开展了上海某高大平房仓冷却干燥通风过程的数值模拟研究,得到粮堆内压力、速度、温度、湿度和水分的分布状态及其变化规律。利用该粮仓粮情温度监测系统中的实测数据验证了数值模拟结果的正确性。数值模拟研究结果表明:粮堆内部压力场、温湿度场、水分场均存在明显的分层现象。粮堆通风降温过程存在明显的冷却前沿,通风干燥过程存在明显的干燥前沿。随着通风时间的增加,粮堆平均温度和平均含水率均逐渐降低,温度降低速率和水分降低速率均逐渐变小,且粮堆温度和水分有逐渐趋近于平衡状态的趋势。