基于多孔毛管的温室热风采暖

通过对基于多孔毛管的温室热风采暖试验系统增温过程的研究,验证了该系统的实际增温效果.以多孔毛管进口温度、进口压力、出风孔径等试验因素,对多孔毛管进行保温围护,测量围护空间内温升数据,对不同试验因素条件下的热风增温过程进行试验分析.采用多项式回归方法对试验数据进行分析和计算,得出了围护空间内温升与毛管进口温度以及进口压力之间的数学关系.试验结果表明：不同毛管进口温度以及进口压力条件下,该热风增温系统可以使围护空间内温度升高4～9℃,且温升大小与多孔毛管进口温度和进口压力之间均为正相关关系,相对于进口温度,多孔毛管进口压力为围护空间内温升大小的主要影响因素.利用由多项式回归方法分析和计算得出的数学关系设定毛管进口温度和进口压力的大小,多孔毛管温室热风采暖系统可以满足温室冬季生产的实际增温需求.     

多孔毛管温室冠层空间热风增温实验

为研究微孔散热条件下,多孔毛管沿程温度分布规律、温室冠层以下空间的垂直温度梯度及其与主要影响因素之间的关系,构建了多孔毛管温室空间热风增温实验系统。对多孔毛管进行保温围护,以毛管进口温度、进风压力、出风孔径等为实验参数,采集毛管前端孔口、中间孔口与末端孔口围护空间内温度数据,分析其在毛管沿程方向上和垂直空间内的分布规律。实验结果表明,毛管沿程出风孔口围护空间温升略有降低;垂直空间内温升呈先上升后下降的驼峰状变化趋势。不同进口温度、进风压力条件下,构建的热风增温系统可以使围护空间内距地面800～1 200 mm高度空间内的温度升高2.5～6.2℃。     

不同流速及压力对加压注水管孔口水力特性的影响

加压注水管的孔口压力和流量分布是该装置的主要水力特性,探究这一问题对注水灌溉设备的优化和大田管理及实施具有非常重要的意义。为了实现在不同注水工况注水管内部高雷诺数条件下孔口水力特性的数值模拟,本文采用标准k-ε模型,在不同进口流速和压力条件下,对加压注水管内部流场进行数值模拟计算,得到了流场的速度等值线图、速度矢量图和压强等值线图。结合加压注水管物理模型及注水管孔口速度大小与方向的成因、孔口压力的数值变化进行分析,获得了不同进口流速及压力条件下的加压注水灌溉的孔口流量均匀系数、水流流速值、压强值及水流场对外部介质的影响,为加压注水灌溉设备的结构优化设计提供了参考。数值模拟计算结果表明:采用标准k-ε模型结合注水管内部及孔口水流流场,可以有效模拟高雷诺数下紊流的水力特性;当注水管的进口流速为0.82m·s-1,进口压力为0.06MPa时,得到较为适宜的孔口流量均匀系数为0.919,孔口平均压强为0.071Pa,孔口1、孔口2和孔口3的水流流速分别为0.283m·s-1、0.268m·s-1、0.329m·s-1,其水力性能较为优良。     

斜流泵叶轮和导叶叶片数对压力脉动的影响

为了研究斜流泵叶轮和导叶由于动静相干作用(RSI)而引起的压力脉动规律,基于标准k-ε湍流模型、SIMPLEC算法和滑移网格技术,根据叶轮和导叶叶片数及其叶片厚度设计了多种计算方案,并对不同方案的斜流泵模型进行了非定常数值模拟．采用叶轮进口、叶轮出口和导叶内部布点监测压力的方法获得了压力脉动曲线,并基于时域图分析了叶轮叶片数、导叶叶片数及其厚度对斜流泵内部压力脉动特性的影响．数值计算结果表明:斜流泵叶轮叶片动静干涉对整个流场的压力脉动影响较大,叶轮叶片数越少,叶轮进、出口压力脉动幅值越大;在设计工况下,导叶内部的压力脉动波形主要受叶轮叶片数影响,而导叶厚度对导叶内部压力脉动影响较小．研究结论将为斜流泵的设计和稳定运行提供参考．     

交错叶片对双吸离心泵性能影响的数值分析

为减小压力脉动对双吸离心泵性能的影响,设计常规双吸叶轮的ES350-585型双吸离心泵进行外特性试验和数值模拟,再将原双吸叶轮两侧叶片交错布置进行数值模拟,交错角度分别为0°,10°,20°,30°.采用Gridpro软件划分结构网格,应用CFX软件对5种方案的双吸离心泵模型进行不同工况下三维非定常数值计算,得到泵内部流场静压分布和压力脉动特性.计算结果表明:采用两侧叶片交错布置的双吸叶轮可以有效降低离心泵内压力脉动;随着交错角度的增大,压力脉动幅值呈递减趋势;当交错角度为30°时,压水室内压力脉动幅值最小,此时压水室内静压分布最均匀.     

超短竖井式进/出水口的水力控制

弯道后的水流调整不好,可导致进/出口存在严重偏流和水头损失增大.为了保证竖井式进/出水口的配水均匀性和水力稳定,采用三维RNG k-ε紊流模型,对某抽水蓄能电站上水库盖板竖井式进/出水口进行了数值模拟,并进行了模型试验验证.重点对比研究了竖井扩散段采用椭圆曲线与渐扩锥管两种形式在抽水工况出流时的流动特性.计算结果显示,渐扩锥管的配水均匀性和稳定性均好于椭圆曲线扩散管的.对比分析了弯道后渐扩锥管扩散角分别为4.3°,5°和7°时的配水均匀性,计算结果显示竖井式进/出水口应尽可能控制扩散段的扩散角,防止出现偏流;在弯管段后的扩散段的扩散角宜小于4.5°.采用物理模型对推荐体型进行了验证,模型试验显示按照推荐体型设计的进/出水口配水均匀,双机抽水工况下总水头损失系数为0.48;双机发电工况下,总水头损失系数为0.33.     

基于CFD技术的玻璃温室加热环境数值模拟

提出采用CFD技术数值模拟温室热风供热条件下的温度环境三维场分布.采用标准R-ε湍流模型和PSIO算法的有限体积法对流场微分方程进行离散,并考虑辐射模型,选择Fluent软件进行温室加热环境的模拟与仿真.通过在Venlo型玻璃温室中试验现场采集关键点温度数据,与仿真结果比较的均方根误差为0.67 K,且在温室内温度场的总体趋势是一致的.验证了建立CFD模型的正确性,以及采用Fluent软件进行夜间热风加热条件下的温室热环境数值分析是可行的.     

基于风机盘管热风供热系统的温室热环境研究

为进一步提高温室供热系统整体供热效率,针对生物质锅炉作为热源、风机盘管作为末端散热装置的温室热风供热系统,建立了试验温室冬季夜间供暖条件下的室内热环境模拟CFD模型,对室内温度场分布进行了数值模拟并与试验结果进行对比。结果表明,二者所描述的温室内温度场的分布趋势相同,各点误差均小于3℃,计算均方根误差为0.66℃,验证了所建CFD模型的有效性。模拟结果表明：采用该热风供热系统可有效提高室内温度,植物生长区域温度范围为12~17℃,植物层温度分布均匀,无较大梯度变化。     

热风加温下Venlo型温室温度场的CFD数值模拟

应用计算流体动力学(CFD,Computational Fuid Dynamics)中的标准湍流方程,对Venlo型PC板温室在燃油热风加温条件下进行了温度场的数值模拟。模拟时,对整个计算域采用ANSYS中的Fluid141单元进行网格划分,生成大约105个网格。数值模拟结果与试验测试点温度分布情况吻合较好,基本反映了燃油热风机出口风速为1.77m/s和风温为60℃时室内温度场的分布情况。     

秸秆直燃锅炉燃烧数值模拟

对200 t/d的秸秆直燃炉排锅炉燃烧进行了数值模拟,通过改变一、二次进风风量比例.计算出不同工况条件下床层顶部各组分的温度、速度和浓度分布,以及床层燃烧效率和炉膛气相的燃烧特性.模拟结果表明,当一、二次进风风量比例为1.3:0.7时,炉瞠出口CO浓度最小为0.29 mol/m3,此时炉膛出口烟气平均温度为1180 K,O2浓度为2.18 mol/m3.模拟结果与有关文献测量值吻合较好.     

空气流速对温室地下蓄热系统加温时热湿传递的影响

为确定温室地下蓄热系统换热管道空气流速对其加温运行时热量交换和水蒸气迁移的影响,测试了该系统以不同换热管道空气流速蓄热后,夜间加温时换热管道进出口空气温度与湿度、地坪温度、室外温度,计算了换热管道进出口处空气的含湿量、焓、蓄热功率.结果表明,在冬季晴朗的天气下,系统以0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s的换热管道空气流速白昼蓄热后,夜间以与蓄热时相同的空气流速加温时,温室内低温高湿空气流经换热管道后,温度、焓显著增加,相对湿度明显降低,加温功率随换热管道流速增加而增加,平均加温功率分别达1.0、1.6、3.2、6.4、7.2、7.7 kW;当换热管道空气流速小于2 m/s时,加温效果不显著;当换热管道空气流速大于2.5 m/s时持续加温能力差;在满足作物夜间生长所需温度条件时,应以2.0 m/s的换热管道空气流速加温.     

基于Comsol和BBD的折流板太阳能空气集热器结构优化

太阳能空气集热器是太阳能干燥系统的重要部件,集热器结构设计对集热性能具有重要影响。设计一款基础折流板集热器,通过太阳能模拟器测试集热器在一定边界和材料参数条件下的出口温度。基于Solidworks和Comsol构建集热器三维实体模型,采用reliable k ε湍流模型数值研究集热器的集热性能。结果表明,出口温度试验值和模拟值相对误差小于0.70%,数值模拟有效,可靠性高。基于BBD（Box Behnken Design）试验和响应面法,研究折流板不同倾斜角度组合对集热性能的影响,分析试验结果得到最佳参数组合：折流板1倾斜角度为-10°,折流板2倾斜角度为10°,折流板3倾斜角度为-10°,折流板4倾斜角度为10°,并以此优化集热器折流板布置,得到一款倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,倾斜折流板集热器出口温度升高1.63 K,集热效率提升4.01%,入口、出口压力损失降低44.80%。基于流体旁通效应,对折流板进行开孔,进一步优化吸热板的积热和流场分布,得到一款开孔型倾斜折流板集热器。与基础折流板集热器相比,开孔型倾斜折流板集热器出口温度升高2.03 K,集热效率提升4.99%,入口、出口压力损失降低43.13%。对开孔型倾斜折流板集热器入口风速条件进行单因素试验,得到较优的入口风速条件,即0.5~1.0 m/s,可以满足农产品太阳能干燥需求。     

温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热效果影

为确定双层覆盖温室地下蓄热系统换热管道空气流速对蓄热增温效果及对温室温度与湿度环境的影响,分别测试了该系统换热管道以不同空气流速蓄热时换热管道进出口空气温度和湿度、地坪温度以及相邻无蓄热系统温室内的气温、土壤温度和室外温度.结果表明,白昼晴朗时,当换热管道内空气以流速0.6、1.0、1.5、2.0、2.5、2.8 m/s进行蓄热时,地坪温度均高于相邻无蓄热系统温室内的土壤温度,平均温差分别为0.8、1.1、3.1、3.9、4.3、5.6℃,系统蓄热效果随换热管道空气流速增加而增强.在系统换热管道内空气流速以0.6～2.8 m/s蓄热时,温室内热空气流经换热管道温度明显降低,使蓄热温室内的气温低于相邻温室气温0.1～0.6℃,但蓄热温室气温在常见温室栽培作物所需的适宜温度范围内,换热管道以不同空气流速蓄热对温室的温度环境影响较小.     

新型喷射式加热器的性能试验

提出了一种新型的多喷嘴结构的喷射式加热器,该加热装置由4个水喷嘴、蒸汽吸入室、4个混合喷管和扩散喷管组成.用试验方法研究了该加热器在低进汽压力下的引射性能和加热性能.试验的工作流体是9℃的水,引射流体是118~124℃的蒸汽,喷射加热器的进水压力在0.1~0.45 MPa范围内.试验结果表明：随着入口水压的升高,引射系数逐渐减小,出口水温降低;在入口水压一定的条件下,喉嘴距较大时引射系数较小;进汽压力越高,出口水温越高,最高加热温升达到85℃;当喉嘴距为38 mm时,其加热效率高达99%;该加热器在低压加热系统中,能够安全稳定运行;在密闭直接混合加热方式中,完全可以消除压力较高的过冷水流入压力较低的抽汽管道的危险.     

散热器散热规律分析与最佳工作参数的确定

根据文献〔１〕中描述散热器散热性能的回归方程,系统地探讨了散热器入口水温、水流量及冷却风速对散热量、水阴及风阻的影响规律,并根据优化理论提出了散热器优工作参数的确定方法。     

洁净煤反向燃烧热风炉操作特性

结合多孔介质模型和RNG k-ε紊流模型，建立密集烤烟用洁净型煤反向燃烧热风炉炉内空气流动数值计算模型。应用单因素仿真优化方法，研究炉内空气流动分布和空气利用率随煤床高度、静压区侧壁清灰口高度及上下层型煤蜂窝孔对准程度的变化规律，归纳其操作特性。研究表明:空气利用率是空气速度的3次函数，煤床高度的3次函数，清灰口高度的2次函数和多孔介质区内部阻力系数的2次函数；反烧炉燃烧供热调控精准性与多孔介质区粘性阻力系数无关；预装适量型煤、孔对孔堆置型煤和封闭清灰口是反烧炉燃烧供热调控精准前提条件。该研究为反烧炉设计优化提供理论依据。      

寒冷地区现代温室加温系统

在我国东北地区,冬季气候寒冷(尤其是夜间),要实现温室的越冬生产必须进行加温。传统的加温系统主要有热水加热、热风加热和电加热,随着加温系统和设备的不断发展,现代又出现了地源热泵技术、温室地下蓄热加温技术、太阳能辅助技术和空气源热泵技术等新型的加温设备及系统,为现代化温室在加热保温、冬季生产、能源节约和清洁能源方面提供了有力的保障。这些设备的应用不但提高了温室的保温效率,而且使得温室在反季节生产中发挥了较大的优势。     

壁流式蜂窝陶瓷微粒过滤器压力损失公式的建立

分析了洁净壁流式蜂窝陶瓷过滤器(DPF)压力损失的机理，包括过滤壁上的透过压力损失、进口收缩压力损失、出口扩散压力损失以及进／出口流道内的摩擦阻力损失，建立了各类压力损失的相应公式及总压力损失公式。并通过数值计算确定了压力损失公式中相关待定系数。得到的压力损失公式能较准确地估算DPF在不同流量下的压力损失值。