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=0.0352a/2,Sb=0.1033b/2。     

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。     

改良型日光温室热效应观测分析

通过对两种类型日光温室的升温、保温情况调查对比及原因分析 ,提出适应陕北山区简易日光温室发展的新类型—改良型温室     

顶部通风对日光温室内温湿度的影响

针对沈阳地区气候特点,根据室外环境不同条件,通过比较温室通风对温湿度的影响,分析确定其变化规律.试验在30 min内只开顶窗进行自然通风的情况下进行.试验结果表明:外界风速在4~5 m/s范围内,温室温度、湿度下降速度最快,温度降低2 ℃,相对湿度下降17.8百分点,释放出热量3 980 kJ;晴天时温室相对湿度下降速度大于阴天;通风面积较大时对温室内温湿度的影响大于通风面积较小时对温室内温湿度的影响.     

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。     

基于CFD的LED补光灯模型构建与验证

为明确植物工厂CFD环境模拟中LED补光灯的边界条件设置,构建单层LED补光栽培架(原型),并根据原型在CFD软件中建立规格一致的栽培架三维模型,对三维模型进行模拟分析,将得到的模拟值与原型实测值进行对比分析,验证LED灯边界条件设置的可行性.在模型中将LED补光灯分为反应器和灯罩两部分,反应器为LED补光灯的灯板,设...     

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。     

猪舍热舒适性评价及夏季湿帘作用下的CFD模拟

影响猪舍热舒适性的因素包括温度、湿度、风速和热辐射,猪体的热舒适感是由这些因素以及猪体新陈代谢综合作用的结果.传统温湿度指标难以精确地表达猪体的热舒适感.在人体平均预测投票(predicted mean vote,PMv)指标的基础上用类比方法提出了猪体PMV指标.采用计算流体动力学(computational flu...     

基于CFD的植物工厂管道通风模拟及优化

针对植物工厂中传统通风模式难以实现内部气流均匀分布的问题,在满足合适的管孔径比情况下,通过计算设计了管道通风方案,利用计算流体力学CFD(Computational fluid dynamics)仿真软件对不同方案的作物冠层气流场进行模拟,探究管孔直径、管孔数量及进风口风速对作物冠层气流分布的影响,确定最佳管道通风方案...     

猪舍温度场和气流场的CFD模拟比较分析

为了比较纵向和横向通风方式对猪舍的降温效果,以种公猪舍为模拟对象,利用计算流体力学方法分别对纵向和横向两种通风方式下的舍内温度场和气流场进行了模拟,并对模拟结果进行了比较分析。结果表明,横向通风时,公猪栏内部分区域的气温能够保持在25℃左右,大部分区域气温低于28℃;纵向通风时,虽然部分猪栏内能够形成25℃左右的适宜气温,但靠近出口处的5个猪栏温度基本为30℃,局部温度甚至达到了31℃。说明横向通风方式不仅能够在舍内形成均匀的气流场,而且还能够明显降低公猪栏内的环境温度。