Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟

采用CFD(computational fluid dynamics)方法对Venlo型温室夏季采用室外遮阳和屋顶喷淋措施的自然通风降温过程进行了数值模拟。模拟时对整个计算域采用六面体网格进行划分。对温室天窗附近区域的网格进行了加密处理,生成的网格总数约为100个。温室CFD数值模拟以室内外空气作为研究对象,外界气象条件、温室围护结构、室外遮阳与屋顶喷淋、室内植物和土壤等作为数值模拟的边界条件进行处理。对Venlo型温室在室外遮阳和屋顶喷淋措施下室内空气温度的变化以及在整个温室空间的分布进行了数值模拟。同时进行了venlo型温室室内温度的现场试验测试。CFD模拟结果和试验测试结果均表明：室外遮阳和屋顶喷淋使温室内空气温度得到有效降低。CFD模拟得到的Veto型温室室内温度平均值与试验测试结果的平均差值为1．7℃,平均偏差为试验测试结果的5％;数值模拟得到的温室室内温度的空间分布变化趋势也与试验测试结果一致。     

现代化温室自然通风时湿热环境CFD模拟研究

选取现代化温室室内区域和室外区域作为CFD模拟的计算域,建立温室同等大小的三维模拟,采用标准k-ε湍流模型,选择合适的辐射模型,番茄作物区采用多孔介质模型,对温室内部湿热环境进行了数值模拟.对模拟结果与试验测试结果进行对比,温室内部空气温度的模拟值与实测值的绝对误差为0.2～2.2℃,平均误差为0.91℃,平均相对误差为3.1%,最大相对误差为7.7%.温室内部空气相对湿度的模拟值与实测值的平均相对误差为6.4%,最大相对误差为16.6%,数值模拟结果与试验测试结果吻合较好.     

基于CFD的蛋鸭舍内环境模拟分析与验证

为优化4层层叠式笼养鸭舍舍内环境,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)对鸭舍内气流场、温度场及CO_2浓度场进行模拟。将笼架简化,考虑其对气流的阻挡作用,将鸭笼及鸭只视为多孔介质。模拟结果显示,进风口为湿帘时,侧墙湿帘与端墙之间存在通风死区,风速低于0.5 m·s~(-1)。进风口为通风小窗时,鸭舍未安装通风小窗区域风速小,CO_2浓度大。改变纵墙湿帘位置对鸭舍结构进行改进,改进后气流不均匀系数降低了17%。改进通风小窗布置发现,提升通风小窗分布均匀性显著降低舍内温差;提升通风小窗安装高度将显著降低舍内CO_2浓度。该研究可为蛋鸭舍结构设计提供参考。     

温室内喷雾降温系统的CFD模拟

为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用CFD方法对Venlo型玻璃温室在夏天自然通风状况下的喷雾降温过程进行了数值模拟。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建求解室内环境系统的3-D数学模型,并对边界条件的设置进行探讨。对Venlo型温室在喷雾降温措施下室内空气温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值与实测值的平均相对误差分别为4.9%和5.7%,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的CFD模型有效,边界设置合理。喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓。喷雾后,温室内温度迅速降低,喷头下方温度下降最为明显。随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系。     

温室自然通风量计算中风压系数的研究

针对温室通风量计算中风压系数选用与风载体型系数相同取值而导致通风量计算结果不准确的问题,采用模拟方法研究风压系数的取值。从物理意义角度阐述了风压系数与风载体型系数的不同;通过理论分析得到了与计算风载体型系数不同的风压系数计算方法;对双坡屋面单栋温室采用Fluent数值模拟方法,得到了温室窗口开启及关闭2种情况下对应的风压系数和风载体型系数。模拟结果表明:温室通风窗口关闭时风载体型系数与窗口开启状态下风压系数取值有较大差异;与风载体型系数相比,风压系数的绝对值迎风面较小,背风面较大,相同部位风压系数和风载体型系数绝对值最大偏差是风载体型系数的60%。在温室通风量计算中风压系数不宜选取与温室风荷载计算中的风载体型系数相同的值。     

华东型连栋塑料温室自然通风开窗度模型及试验研究

应用流体力学的伯努力方程、连续性方程,设定室内最佳气温,推导出与温室外温度和风速、地理位置、温室结构、时间等多个因素相关联的动态开窗度模型.最后用此模型进行了温室的开窗控制,测出在此模型控制下的室内温度与模型要求基本吻合,说明此模型能控制自然通风下华东型连栋塑料温室的温度,为华东型温室的智能控制作了基础的理论分析.     

自然通风单栋温室内流场的CFD模拟

基于CFD模拟技术,采用标准K-ε湍流模型和Do辐射模型对自然通风温室在3种通风型下的室内气流分布进行了2-D求解,并对3种模拟结果进行了比较和分析。结果表明:在温室两侧开有侧窗、顶部开有天窗的通风情况下,温室内部的通风状况最好,而且风速适中,适宜作物生长。     

基于黄瓜栽培的塑料连栋温室环境模拟

为了提高塑料连栋温室的生产水平,以温室内热量平衡为理论基础,将温室黄瓜生长发育植物模型与栽培环境模型相结合,应用MATLAB进行了模拟计算,结果表明,该模型物理意义明确,便于数值模拟,且模拟结果与实验吻合较好。就土壤温度模拟而言,除地表情况外,回归曲线拟合信度高,其R2=0.8999,绝对误差在±0.85℃之内,平均相对误差9.1%;对回归方程y=ax+b,a与b的标准误差Sa=0.0352   

温室大棚气流场的CFD数值模拟

为了探索温室大棚内部的气流和热量传递过程,设计合理的通风降温设施,在CFD计算流体力学软件——AirPak的支持下,选择华北型连栋塑料温室,建立了有植物条件下的湿帘机械通风三维数值模拟模型,并对温室大棚内气流场进行了模拟,得到了温室内气流场的三维空间分布,为今后温室内小气候数值模拟、综合性能评价以及温室大棚整体结构规划设计提供可靠的依据。     

基于CFD的不同走向大跨度保温型温室温度场模拟

大跨度保温型温室是针对日光温室之间南北间距较大,土地利用效率不高而设计的。该温室可将日光温室南北间距缩减为2m以内,同时具有日光温室的良好保温特征,但一直以来缺乏对该大跨度保温型温室的光温性能评价。本研究利用计算流体力学软件(Computational fluid dynamics,CFD)构建三维稳态温室模型,模拟不同走向对温室光温环境的影响,为温室建设提供理论依据。在模型中采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,通过离散坐标辐射模型(Discrete ordinates,DO)模拟热辐射的影响。将模拟结果与试验测量结果进行对比,模型模拟值与实测值绝对偏差在0.3~2.1℃范围内,验证了构建的CFD温室模型的准确性。利用已验证的模型模拟结构尺寸完全相同,走向分别为东西与南北的2栋温室内的温度场分布情况,比较分析不同时刻(6个案例)温室内温度场差别。模拟结果表明,在上午10:00和下午14:00,2种走向温室内温度差异不明显在正午12:00,南北走向温室内温度比东西走向温室高2.8℃。在室温分布均匀性方面,利用CFD后处理软件提取6个案例在每一节点处的模拟值,统计6个案例温室温度的相对标准偏差,结果表明,在早、中、晚的3个时间段内,南北走向温室的RSD值均低于东西走向温室。综合模拟与测试结果表明,双拱大跨度保温型温室在北方地区应选用南北走向,温室的光照分布、温度分布都优于东西走向。     

曝气池内气液两相流CFD模拟

对曝气池反应器内的气液两相流动进行了三维瞬态数值模拟,模拟采取了双流体模型,液相湍流采用标准k-ε方程,两相间的动量传递只考虑曳力作用。模拟获得了曝气池内的液速及不同径向位置的轴向液速分布、气含率分布等,结果表明,气泡刚开始以直线垂直上升,过一段时间后,气泡的运动开始偏离轴中心,气泡群开始发生了摆动;随着气体速度增大,气含率分布变宽,气含率增大,液体循环液速也在增大,气液之间混合越充分,曝气效果越好。     

农用离心泵内二维流场的CFD模拟

基于CFD模拟技术,采用滑动网格模型对离心泵内流场进行了2-D求解,得出了离心泵内的速度分布图、速度矢量图以及不同时刻的总压力图。结果表明：离心泵内部流动非常复杂,叶轮内各流道压力分布、流速和流量差异明显,呈现出高度的不对称性。Fluent软件对离心泵内流场的模拟,能真实反映出泵内流道状况,为农用离心泵内叶轮的设计、改良提供理论基础。     

基于CFD的热风加热装置模拟分析及研究

针对燃煤为热源的热风干燥存在高能耗、污染环境以及燃油炉燃烧产生的热风直接用于干燥将污染物料的问题,设计了一种红外线加热板空气加热装置.运用流体动力学计算软件CFD对该加热装置的二维流场进行了数值模拟,获得该热风加热装置内的流场和温度场,并对加热装置内的气流和温度分布的特点进行分析.结果表明:在导热板和分流板共同作用下,整个加热装置内流场气流分布比较均匀,提高了热能利用率;流场的温度梯度变化明显,出口处温度比较均匀,温度可以达到100℃,满足设计要求,可为热风加热装置的进一步改进提供依据.     

计算流体力学湍流模型在喷管流场数值模拟中的比较

为了对Laval喷管流场进行模拟时得到准确和高效的结果,文章采用数值模拟的方法,针对可压缩粘性流动的S-A,k-ε,k-ω等湍流模型在收敛速度、质量流量误差、马赫数的误差等多方面进行了比较。最终得出采用k-ω湍流模型对Laval喷管进行数值模拟是有效的结论。     

桥址峡谷地貌风场特性的CFD模拟

对峡谷地貌上的大跨度桥梁而言,其桥址周围风场特性的确定可能非常困难.本文首先从Google Earth得到桥址附近大范围区域的地形图,然后借助Autocad获得区域内离散点的高程数据,再通过逆向工程软件Imageware拟合出桥址周围地形曲面.通过形成以该曲面为底面的计算域并实施网格划分,采用雷诺时均N-S方程和标准k-ε湍流模型,数值模拟了不同来流条件下计算域内的流动特征,获得了桥址附近不同位置处的风场数据,再现了峡谷地貌上的气流运动,为大跨度桥梁抗风研究提供了重要的风场参数.     

湿风冷却翅片管式换热器性能研究

针对在夏季的高温、强辐射等恶劣气候条件下使用翅片管式冷凝器的分体式空调器经常出现换热能力不足的问题,提出了采用湿帘加湿产生湿风来改善空调器冷凝换热效果的措施,并对湿风冷却翅片管式换热器的性能进行了试验.结果表明,湿风冷却可提高翅片管式换热器的冷却效果,在环境温度为30 ℃时,湿风冷却换热器换热量的增幅最小也达18%,且随着环境温度的增大,换热量增幅也增大;在环境温度为38 ℃时,换热量的增幅可达40%;淋水填料的降温随环境温度的增大而增大,换热器的风量随填料厚度的增加而减小,对于100 mm淋水填料,换热器的风量减小22.6%.     

高寒地区冬季奶牛舍内部空气流场CFD数值模拟

为了确定高寒地区冬季带有卷帘的自然通风开放式奶牛舍内部空气流场的分布情况,进而改进舍内低温高湿的环境,在对黑龙江省齐齐哈尔市克东县飞鹤牧业克东原生态牧场牛舍气流进行现场实测的基础上,采用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamic)方法,根据现场实测值和相关参数查询,对高寒地区冬季奶牛舍某一时刻的空气流场进行数值模拟,模拟结果表明,使用CFD对牛舍内温、湿度场模拟是可行的。舍外空气进入牛舍后,在与牛体周围空气进行热质交换后,温度升高近6℃,相对湿度增大至91%以上。在热压的作用下,由出口排出,在带走水蒸气的同时带走了大量的热,是导致牛舍内温度偏低的主要原因。现有的牛生活区域平均温度在-15℃,相对湿度在91%以上,属于低温高湿的环境,对奶牛的产奶性能有一定的影响,应通过增大送风量或增设其他采暖设施改善现有环境。     

温室蔬菜苗期病虫害防治技术

近年来,由于棚室蔬菜田长期连作,致使许多毁灭性病虫害严重发生,如辣椒疫病、丝瓜枯萎病、番茄枯萎病、蔬菜根结线虫病等,而种子带菌和土壤苗期侵染是这些病虫害的初次侵染源。因此,搞好播种、移植期病虫防治工作十分重要,可以达到经济、高效、环保、事半功倍的效果,应大力推广