基于植物工厂条件下LED灯源热环境分析

为研究人工光型植物工厂中发光二极管(light emitting diode,简称LED)灯源系统对周围温度环境的影响,基于植物工厂实验室现有组合灯板相关参数,通过专业热环境分析软件Icepak对LED灯源周围温度场和流场进行仿真研究。研究结果表明,LED灯源周围的温度场在点位距离为0～5 cm范围内呈现较大的变化,大于5 cm时随点位距离增加温度场对周围的热环境影响则趋于稳定。由于原有灯板由不同色光源组成,且排列组合呈不对称现象,导致温度场呈现向右上端偏移现象。通过模拟分析得出的一系列现象,可为种植方位选择提供合理的参考意见。     

土壤渗流中渗透系数与液桥力关系研究

为了研究土壤渗流速度的动态变化过程,借助渗透率动态测试装置,监测渗透系数在不同水头作用下的变化趋势。采用计算流体力学与离散单元（CFD-DEM）数值分析方法,结合应用程序接口（API）二次开发功能,实现颗粒之间随着水分增加而产生液桥力的过程,分析颗粒之间的液桥力对渗流速度的影响。结果表明:不同水头下,测试的土壤渗透系数随着时间的延长而降低,相比于颗粒堆积方法分析渗流过程中渗透系数的变化情况,通过API加入液桥力,颗粒的粘结作用增强,渗透系数呈现与实验一致的变化过程,证明液桥力是导致渗流过程中渗透系数突然降低的一个影响因素。     

基于CFD-DEM耦合的土壤渗透性数值分析

基于计算流体动力学与离散元(CFD-DEM)耦合的数值模拟方法,结合土壤入渗试验,进行土壤渗透系数随土层深度变化的研究。试验结果表明,随着入渗过程的持续,3、6、9 cm土柱渗透系数分别由0.008 0、0.011 0、0.007 5 mm/s逐渐降低。在液固耦合模型中,通过计算流体动力学(CFD)设置流体相参数,离散元(DEM)模拟土壤颗粒固体相,得出渗流速率与土层深度的定量变化关系式为y=ax~2+bx+c(y为渗流速率;x为土层深度;a为常数,等于-0.078 86;b为常数,等于-0.008 67;c为常数,等于0.092 96)。通过方差分析对模型拟合的回归性方程进行验证,得到相关系数R~2=0.950 3,校正决定系数R■=0.999 77,都接近于1,表明拟合性好。