重庆Venlo型温室机械通风降温效果模拟研究

【摘要】温室是农业设施中的主要设施之一,温室内的作物能否正常地生长发育,主要取决于作物的遗传因子和作物所处环境两大因素。一方面,遗传因子即作物生长发育的潜力所在；另一方面,其所处的生长环境决定其潜力的可实现程度。因此,适宜的温室环境尤其重要,环境调节与控制是温室作物生产的核心。重庆地区目前普遍存在着夏季温室内高温导致作物无法生长的问题,因此对于温室大棚的利用率普遍降低。影响温室室内环境的一个主要因素是通风,通过对温室内的通风能让温室内部和环境之间的物质和能量进行交换,从而有效地控制温室的温度、湿度、CO2浓度,从而使得温室内的作物生长达到最佳状态,因此对于温室通风的研究显得很有必要。本文主要基于FLUENT流体软件,采用CFD方法对重庆地区夏季机械通风条件下的Venlo型玻璃温室内的温度场与气流场进行模拟研究,建立了与实测大小相同的温室三维模型,并通过模拟结果与实验所测数据进行对比分析,得出CFD模型的模拟较为准确与可靠的结论,在此基础上利用模型模拟预测了温室环境在不同的风机和湿帘的安装高度、不同的湿帘高度和不同的温室开间数的配置等工况下的温室内温度场和气流场的分布情况,讨论分析不同方案下温室内的温度分布规律,并探讨不同结构方案的温室内部降温效果,提出结构优化方案,为Venlo型玻璃温室在重庆地区的结构优化设计和温室内环境控制提供理论参考。主要研究内容、研究方法及结论如下：(1)建立与实验温室结构及尺寸一致的温室三维模型,进行CFD模拟的可靠性验证。通过模拟结果与实验结果的对比分析,发现模拟结果与实验实测结果的温度曲线走向基本一致,气流场分布也大致相同,从而验证了CFD模拟研究的可行性与可靠性。以温室湿帘及风机的不同安装高度为切入点进行模拟研究,得出不同安装高度下温室内的气流场与温度场分布情况,模拟结果表明,较高的设备安装高度可使温室内垂直方向和水平方向的温度梯度分布逐渐趋于缓和。(2)以温室配置不同的湿帘高度与温室长度的增加作为模拟的切入点,将1.5m和2.0m规格的湿帘分别配置到长32m、48m及64m的温室中,模拟研究温室内的温度场与气流场的分布情况。研究结果表明,湿帘高度从1.5m提升到2.0m,将会扩大温室内部的降温区域,为冠层高度较高的作物提供适宜的生长环境；不改变风机功率,仅增加温室的湿帘高度,可以保证48m长度范围以内的温室能够达到较好的降温效果,而长度超过64m的温室降温则受到了一定程度的限制,可以考虑增加风机的个数或者增大风机的功率。综合分析在不同的风机、湿帘安装高度,不同的湿帘高度及温室开间数的大小配置等工况下的模拟结果,对重庆地区Venlo型温室内部温度的变化及分布情况进行分析归纳总结,对相互之间的关系进行分析,对比各种方案下的降温效果,提出了较合理的适用于重庆地区Venlo型温室的降温方案,并为温室的结构设计提出了合理的建议,以期为重庆地区Venlo型温室的湿帘—风机降温系统的结构优化设计提供参考及理论依据。
【作者】王朝勇；
【导师】吴达科；袁军；
【作者基本信息】西南大学，农业生物环境与能源工程，2014，硕士
【关键词】温室；数值模拟；机械通风；降温效果；

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