基于有限差分法的日光温室地温二维模拟

为定量分析日光温室土壤热传导过程,合理设置地温提高措施,采用有限差分法构建了日光温室非稳态二维地温模拟模型,并在西北地区日光温室内对该模型进行了试验验证.结果表明:模型能较好模拟冬季日光温室内多层地温,模拟值和实测值之间平均绝对误差为1.3℃、相对误差为9.5％、均方根误差为1.5℃.     

北疆地区冬季半地下式日光温室模拟设计

北疆地区经济主要来源为种植业,但该地区昼夜温差大、冬季寒冷,对冬季温室大棚的保温提出挑战。如何有效地改善日光温室的保温效果,提高日光温室的生产效益,满足本地冬季蔬菜的供应需求是设计日光温室时应考虑的问题。基于此,本设计提出了半地下式日光温室,主要完成了以下设计工作:建立计算机软件模型模拟设计半地下式日光温室,具体对北疆半地下室日光温室跨度、脊高、前屋面采光屋面角、下挖深度和后墙高度等尺寸进行模拟设计,并对半地下式日光温室经济环境效益等方面进行了可行性分析。     

温室传热水道与土壤换热强度影响的数值分析

以呼和浩特市某日光温室铺设的传热水道为研究对象,为提供传热水道在土壤中铺设间距、深度的准确依据,利用CFD数值模拟技术对传热水道在不同供水温度(30、40、50℃)、不同埋管深度(30、40、50cm)、不同管道间距(20、40、50cm)的情况时对温室土壤的换热强度进行研究与分析。结果表明：埋管深度越深对土壤地面温度影响越小,管道间距越宽则土壤的温度分布越分散,使土壤不容易达到温度扩散的饱和值,管温越高对管道以下的土壤影响越大,造成资源浪费;当埋管深度为30cm、管间距为20cm时,土壤的换热效果最佳。研究结果可为温室传热水道对土壤加热提供理论参考。     

食品对流干燥热质耦合传递的数值模拟

根据傅立叶和菲克定律,建立了食品对流干燥传热传质过程的二维数学模型.模型充分考虑了传热与传质之间的相互耦合,通过 Comsol Multiphysics 软件对模型进行了求解.同时,得到了不同温度下样品内温度分布和湿度分布.结果表明:干燥过程的数值模拟结果与试验实测数据相吻合,所建立的模型可以用来预测食品对流干燥过程.     

分子蒸馏模拟分离菜籽油脱臭馏出物中维生素E

通过对分子蒸馏液膜表面流体流动和传质、传热分析，建立了二维分子蒸馏模型的传质和传热方程，并对菜籽油脱臭馏出物中维生素E的分离进行模拟。研究结果表明：随着蒸馏温度和进料温度的增加，维生素E质量分数增大；随着进料速率增加，维生素E质量分数降低。维生素E达到最高质量分数时的模拟蒸馏温度比试验结果提高了20K，质量分数相差15％，为分子蒸馏分离脱臭馏出物中维生素E的操作参数优化提供了理论依据。     

土豆在脱水过程中的内部传热传质研究

在对物料内部传热传质研究的基础上，建立了干燥过程中土豆内部传热传质的数学模型。传热模型考虑了水分蒸发对内部温度场的影响，在求解内部传热传质模型的过程中，还考虑了物料收缩对内部水分扩散和热扩散的影响。模拟所得内部温度变化与实测的内部温度场非常接近，模拟所得的水分分布是用平均水分验证的，误差也很小。     

寒冷地区日光温室水平地埋管蓄热效果研究

为研究寒冷地区日光温室应用太阳能土壤增温系统的地温变化情况和土壤蓄热效果,利用ICEM建立了二维水平埋管土壤蓄热物理模型,并基于试验工况运用FLUENT对典型日水平埋管与土壤的非稳态传热进行了数值模拟.结合试验数据和数值模拟进行分析,结果表明:白天土壤蓄积的热量可以保持夜间至次日系统运行前的土壤最低温度在10cm深处为...     

食品减压冷藏传热传质模拟研究

通过分析食品在减压冷藏中表面和内部的传热、传质机理，并对其非稳态冷却和水分扩散过程进行数学建模，用数值计算方法模拟食品冷藏过程中水分和温度变化。实验验证了减压冷藏的部分优点，并通过测量食品温度变化和失水量，证明了理论模拟和实际传热、传质过程比较符合。可以根据理论模拟的结果设定减压冷藏过程中贮藏环境状态变量和控制条件，防止食品因失水过多而影响质量。     

车用催化转化器的非稳态升温特性

采用计算流体力学（CFD）软件建立催化剂载体的传热，传质和化学反应的多维流动数学模型，并与整个催化转化器的流场耦合求解，研究了催化剂载体的非稳态升温特性以及扩张管结构对载体温度分布和升温特性的影响，模拟结果表明，建立的催化转化器非稳态模型能较好地反映载体的升温特性；增大扩张管锥角，载体流速分布更不均匀，但载体中心区域的高速高温气流可以改善催化剂的起燃特性。     

玻璃温室自然通风热环境时空分布数值模

温室内温度的时空分布及变化与外界气候环境之间有较强的耦合性.以Venlo型两连栋空玻璃温室为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)技术,应用离散坐标(DO)辐射模型对温室内温度时空分布及变化进行了3-D稳态数值模拟与试验验证.结果表明:白天各时刻空温室内平均温度的模拟值与实测值吻合良好,最大相对误差为11.3%,平均相对误差为7.6%;温室内温度的空间分布梯度明显,作物区温度分布比较均匀,约在28.5～28.8℃左右.DO辐射模型模拟太阳辐射对玻璃温室内热环境的影响是可行的.     

日光温室环境预测模型构建

在借鉴国内外温室环境模型成果的基础上，利用热平衡原理建立了日光温室环境预测模型，该模型综合考虑了自然通风、作物蒸腾、地面蒸发、土壤传热和后墙传热对日光温室室内温湿度的影响，利用室内外的环境参数、室内作物的生长状态和自然通风口开口大小等参数，可以预测日光温室内部温湿度的变化情况，对日光温室环境调控具有一定的指导意义。     

日光温室地埋管道温度场影响因素研究-基于Fluent

目前,越来越多的日光温室作业者通过在温室土壤中铺设热水循环地埋管道的方式来为温室夜间生产供热。为了了解温室地埋管道温度场的影响因素,运用GAMBIT建立土壤中不同直径的地埋管道二维网格模型,并采用Fluent软件模拟地埋管在冬季夜间环境下周围土壤温度场的变化。在网格模型中选取监测点,通过观测监测点温度了解埋管结构参数与土壤温度场的关系,为今后温室地埋管的埋设提供参考。     

浅水方程的间断有限元解法

基于间断迦疗金有限元方法建立了求解二维、深度平均浅水方程的模型，该模型由浅水方程这一系列双曲方程组按照守恒律推导而得。通过在某一单元积分方程组并乘以基函数可以得到一个弱解，并假设未知量为间断分布的多项式逐个单元求解。由于间断有限元的本质具有局部特征，因此很容易通过提高插值多项式的次数来提高模拟精度。同时，间断有限元又具有局部守恒特征，可以结合数值通量来模拟高流动梯度问题。最后，给出了了间断有限元的内江数值模拟结果。     

切片多孔介质对流干燥传质模拟软件开发研究

根据非平衡态热力学和相平衡理论,建立了多孔介质对流干燥内部传质模型、传热模型,该模型充分考虑了传热与传质之间的相互藕合关系。用VB编程软件对该模型进行了分析求解,设计开发模拟软件。以切片土豆为例进行传质模拟计算,并与土豆片干燥实验数据进行对比,结果表明:模拟值和实测值十分接近,二者的最大相对偏差小于9.1%。模拟结果显示土豆对流干燥中内部水分由内往外迁移,以及干燥过程中产生的表低内高水分分布规律。     

计算流体力学在温室通风中的应用研究

计算流体动力学（CFD）作为一种模拟仿真工具现已广泛应用于研究各种传递过程,包括流体流动、传热和传质等。综述国内外有关CFD的发展现状,介绍其在温室自然通风和机械通风中的应用研究,展望CFD模拟技术的发展及应用前景。     

计算流体力学在温室通风中的应用研究

计算流体动力学（CFD）作为一种模拟仿真工具现已广泛应用于研究各种传递过程,包括流体流动、传热和传质等。综述国内外有关CFD的发展现状,介绍其在温室自然通风和机械通风中的应用研究,展望CFD模拟技术的发展及应用前景。     

三元催化转化器起燃特性的有限元模拟研究

利用CFD软件耦合三元催化转化器化学反应传热、传质模型对催化转化器冷启动起燃特性进行有限元模拟研究。通过对不同扩张管夹角、入口排气温度及催化剂担载模式的三元催化转化器分别进行模拟研究,利用模拟结果进行优化分析,提出了提高三元催化转化器冷启动净化效率的措施。     

基于CFD非稳态模型的温室温度预测控制

以Venlo温室内温度场为研究对象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)非稳态模拟模型的预测控制方法。CFD模型作为虚拟温室环境,将其非稳态模拟产生的时间序列数据代替真实的物理试验数据,结合系统辨识理论将CFD模型转换成基于数据的系统控制模型,实现基于CFD的温室温度预测控制。仿真结果表明,基于CFD的预测控制实现温室温度控制的平均偏差为2.65℃,标准偏差为3.27℃,可将室内温度平稳有效地控制在作物生长允许的温度范围内。系统辨识、控制算法和CFD技术的结合,提高了控制器设计的效率,丰富了温室控制系统的设计方法。     

日光温室土壤-植物-环境系统水热耦合运移动态模拟

以温室能量平衡为基础 ,建立了日光温室土壤植物环境连续系统水热耦合运移模型 ,该模型将温室内的水热运移与转化过程概化为土壤根系水热迁移、冠层环境水热迁移和温室内外水热迁移 3个子过程进行研究。采用追赶法和有限差分法求解温室水、热变化过程 ,并与实测资料进行比较 ,结果表明具有较高的精度。将温室土壤植物环境水热系统作为一个整体进行研究的思路 ,对于优化温室水热环境控制 ,促进温室的节能、降耗与作物的优质高产有重要意义。     

湍流模型在双吸离心泵数值模拟中的适用性分析

以双吸离心泵为研究对象,在Fluent软件中采用标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Realizable k-ε模型和雷诺应力模型4种湍流模型在相同网格条件下进行三维、稳态数值模拟,计算其在不同工况下的扬程及水力效率;然后以RNG k-ε模型计算结果作为初值,用大涡模拟方法进行三维、非稳态数值模拟,计算叶轮旋转一周的平均扬程及平均水力效率,与真机数据进行对比分析。计算结果表明：Fluent软件在稳态计算的情况下,所采用4种模型均能够对双吸离心泵进行稳态数值模拟,且模拟的精度有差别,但总体与模型试验结果误差较大。使用稳态计算结果作为初值,用大涡模拟方法进行非稳态数值模拟可以得到更为精确的结果,但大大增加了计算工作量。