北方现代温室开窗系统的研究

温室开窗系统是保证温室通风最普遍使用的设备,其性能和稳定性将直接影响温室的效果。近几年,温室的功能不断得到扩展,从单一种植温室发展到育苗温室、试验温室、观光温室及作业车间等,结构型式主要有坡屋面、圆拱型及文洛式等。为此,针对温室环境调控重要手段—开窗系统,从其开窗型式的设计、应用以及不同开窗机构工作原理和组成做了重点阐述,为正确选择开窗机构提供了依据。     

塑料温室齿条开窗与卷膜开窗的对比与选用

介绍两种开窗形式的工作原理及其特点，总结了这两种开窗形式在实际使用中的一些经验，对它们的选用提出一些建议。     

南方连栋塑料温室冬季通风除湿开窗优化

连栋塑料温室主要依靠日光蓄热,冬季为保温需要长时间密闭以避免室内热量流失,这就导致室内形成高湿环境,使栽培作物易患病虫害.以有效除湿和减小室内热量损失为目标,以十一连栋塑料温室为研究对象,建立全尺度计算流体力学模型(CFD模型).在顶窗通风工况下,CFD模型的有效性经实验数据验证,其计算值与各测点湿度的实验值变化趋势吻合,且差异在5％以内;并利用该模型研究了不同开窗组合(侧窗、顶窗和顶窗加侧窗)对温室内空气流场和湿度场的影响.仿真结果表明,顶窗通风是一种较理想的通风组合,能够在3 min内完成作物冠状层的除湿.除湿结束后,室内平均相对湿度从92％降至68％,湿度分布均衡性较好,且热损失较小,能满足冬季温室保温、除湿的要求.     

自然通风温室及通风量研究

介绍了自然通风温室的通风机理和测量通风量的方法；论述了国外学者通过试验和非线性拟合后得到的通风量与温室室内外温度差、室外风速的关系及结论。     

温室自然通风研究

与强制降温相比,温室自然通风是一种较经济的降温方式。本文对比分析了自然通风的几种研究方法,发现示踪气体测量技术和通过数理模型计算通风率的方法是研究自然通风原理和效果的比较直接的方法,它们为能量守恒环境参数预测模型研究奠定了基础。目前借助自然通风率计算公式,应用能量守恒方法研究自然通风应用比较广泛。虽然前人对自然通风已经做了非常深入的研究,但尚未涉及应用预测模型,决策采用天窗通风还是天窗、侧窗同时通风;以及不同通风面积的降温能力,并且还没有将自然通风模型应用到温室自动控制系统中。因此,建立温室自然通风环境预测模型,通过精确的试验,确定模型参数,并将模型应用于指导温室环境控制,具有积极的意义。     

连栋塑料温室气动天窗机构的参数优化

在调查温室所处地区风速分布的基础上 ,研究风载与天窗位置角及风向的关系 ,以及风载、均布结构重量和集中力 3种天窗荷载的作用。建立多目标非线性优化模型 ,合理快捷地确定了气动天窗机构的各个参数 ,给出优化后气缸负载的动态曲线。     

温室卷铺机构研究

温室生产在我国发展迅猛,研制一种可实现机械化作业且操作轻便省力的卷铺机构已成为农民的迫切需要.介绍温室大棚草帘或保温被卷铺机构的形式及安装方法,阐述卷铺机构的优点及其使用效果和效益,为大棚草帘或保温被机械卷铺机构的研究提供参考.     

不同风况和开窗配置对夏季单栋塑料温室微气候的影响

以华东地区种植着空心菜的单栋塑料温室为研究对象构建其全尺度计算流体力学模型(CFD模型)。该模型经现场实验验证,其计算值与各测点温度实验值变化趋势吻合且差异在1.1℃以内。随后,通过该模型研究不同开窗配置下温室内气流和温度场特征,评估开窗配置对通风率、室内外温差和室内气候均匀性的影响,揭示不同风况下温室微气候形成机理。仿真结果表明,不同开窗配置会产生截然不同的温室微气候场。顶侧窗配置下温室通风率最高,室内外温差最小,能产生较均匀的室内气候,因此最适合于温室夏季通风。不同风况会对温室内气流和温度场产生显著的影响,进而影响温室降温效果和气候均匀性;当外界高温低风速气候条件下,热压通风起主导作用;顶侧窗通风能显著提高温室降温效果,有效降低作物冠状层气温。     

移动式微喷灌机构在温室中的应用

本文介绍适宜育苗生产的移动式微喷灌机构的结构及工作原理 ,讨论了微喷灌系统的设计计算、喷头移动速度的确定。实际应用表明 ,其使用效果达到预期的目标 ,可推广应用。     

移动式微喷灌机构在温室中的应用

本文介绍适宜育苗生产的移动式微喷灌机构的结构及工作原理,讨论了微喷灌系统的设计计算、喷头移动速度的确定,实际应用表明,其使用效果达到预期的目标,可推广应用。     

错开双圆盘开沟器用于玉米根茬地的试验研究

针对在玉米根茬较大,田地免耕直播时锐角式开沟器易出现挂茬、堵塞等问题,提出了采用错开双圆盘开沟器的方案。该开沟器可一次完成切断秸秆、劈开根茬、开沟施肥、播种的功能,用两圆盘实现传统上用1个圆盘切断秸秆、劈开根茬和2个圆盘开沟的3个圆盘的作用,从而简化播种机结构。通过设计样机,初步试验表明,其切断秸秆能力、入土能力等和机器质量密切相关,当整机配重增加到350kg时,播种机效果良好。     

南方连栋塑料温室夏季机械通风优化设计

我国南方地区夏季长期高温,严重影响了温室作物生长。为了提高降温效果且减少通风能耗,需要优化温室机械通风系统的设计参数和控制方法。以南方地区典型的连栋塑料温室为研究对象,针对温室机械通风,建立了三维全尺度瞬态及稳态计算流体力学仿真模型。通过在温室内、外均匀布置温、湿度和光照传感器,测量机械通风引起的温室内气温变化和分布,用实验验证了仿真模型瞬态和稳态计算的准确性和有效性。通过仿真模型模拟了室外高温条件下的风机数量、温室长度、入口温度及环境温度变化等参数对机械通风降温效果的影响程度,并模拟了不同数量风机启闭控制的降温效果。本文提供的控制策略最高可减少约60%的能源消耗,而植物冠层平均温度仅升高0.21℃。     

一沟双行小麦播种专用开沟器的试验研究

为解决播种机在作业中开沟器堵塞的问题,设计了新型小麦播种专用开沟器,此开沟器能够在一次作业中完成播2行种子与1行肥。在此基础上,研制了小型小麦播种机。田间试验表明:装有专用开沟器的播种机,能有效地解决开沟器的堵塞问题,具有良好的通过性。     

基于离散元法的芯铧式开沟器设计

传统式芯铧式开沟器被广泛地应用于东北垄作地区,但其开沟宽度大、与土壤产生的阻力大限制其使用。为此,对芯铧式开沟器的结构特点进行研究,确定了开沟器宽度d、入土角α、斜面角β、作业速度v、含水率p为其性能的影响因素,用Solid Works软件建立了一系列不同参数的芯铧式开沟器模型。通过对耕层土壤的物理性质与力学性质的研究,运用EDEM对所设计的一系列芯铧式开沟器进行仿真分析,得到开沟阻力较小的开沟器,其参数为:入土角为50°、斜面角为55°、宽度为50mm。在室内土槽中,进行芯铧式开沟器的性能测试。结果表明:仿真与试验数据具有一定的相关性,且规律基本一致,验证了仿真模型参数选取的正确性。     

新型锐角开沟器的设计及数值模拟

针对锐角开沟器土壤扰动大的问题,根据旗鱼头部轮廓曲线设计了3种新型锐角开沟器(仿生旗鱼型、圆弧型和斜线型开沟器)。选择土壤含水率(12±1)%、2种开沟深度(30、90 mm),利用离散元法(DEM)对3种开沟器的工作阻力和土壤扰动进行仿真分析,并进行土槽试验。试验与仿真结果对比表明:各项误差值均在合理范围内,验证了EDEM软件模拟开沟器作业的可行性和准确性。最后选定在开沟深度60mm时,3种类型开沟器、3种土壤含水率为因素进行9种工况下的仿真分析。结果表明:在一定深度情况下,3种开沟器的工作阻力均随含水率的增加而增大;而在含水率变化的情况下,开沟器对土壤扰动(扰动宽度、回土深度)变化不明显。仿生旗鱼型开沟器所受工作阻力和对土壤扰动最小。通过离散元仿真和试验分析,为开沟器的设计提供一种可行的方法,并可为开沟器的设计与优化提供理论依据。     

设施大棚专用撒肥机的设计及试验

施肥是作物全程机械化过程中关键的环节,我国大棚撒肥机械化水平很低,目前主要是以人工为主,生产效率低,劳动强度高。为此,设计一款设施大棚专用履带自走、5~6m幅宽、均匀撒肥的机械,由动力传动系统、输肥装置、撒肥装置、机架总成与肥料喂入量控制机构等组成。该设计为大棚作物全程机械化提供了一种机械化农具,具有广阔的应用前景。     

芯铧式开沟器仿生设计与试验

针对高速作业条件下芯铧式开沟器阻力过大的问题,基于狗獾犬齿曲面的高效低阻贯穿结构,提出了一种开沟器仿生设计方法。对狗獾犬齿进行三维扫描,获取点云数据,采用Matlab软件拟合了4条狗獾犬齿曲线,设计并加工了4种滑动式开沟装置,并进行了对比试验分析。在作业深度50mm条件下,以开沟装置类型、作业速度为试验因素,以水平方向作业阻力为主要指标,以开沟装置开出沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽为次要指标,进行了土槽试验。试验结果表明,在同一作业速度下,优化的各滑动式开沟装置的阻力均比标准芯铧式开沟器小。在作业速度为3.6、5.4、7.2km/h的条件下,优化的滑动式开沟装置比标准芯铧式开沟器作业阻力分别降低8.04%、8.15%、8.71%;标准芯铧式开沟器与优化的滑动式开沟装置所开沟形的沟深、沟宽、侧垄高和侧垄宽的变异系数均低于5%。     

大豆垄上双行免耕播种机锯齿式开沟器设计与试验

在玉米-大豆轮作免耕种植模式下,针对玉米根土结合体较大且垄向分布不均匀,阻碍大豆垄上双行播种开沟器垄向运动,导致播种深度均匀性和行距一致性较差等问题,设计了一种锯齿式大豆垄上双行播种开沟器。在阐述锯齿式大豆垄上双行播种开沟器结构和工作原理的基础上,对前刀曲线进行了设计,推导出前刀曲线方程;分析了侧刃切割根系力学模型,确定侧刃为锯齿形;对玉米根土结合体进行农艺学测量,确定了锯齿形侧刃的关键参数;根据大豆播种的农艺要求,明确了开沟器主体内导种管以交错形式布置,同时确定了锯齿式开沟器的入土隙角为5°。离散元仿真试验结果表明:锯齿式开沟器能有效切断玉米根系且有较优的工作稳定性,进而验证了设计的合理性。在机组前进速度7 km/h、开沟深度50 mm条件下,以根系切断率为主要指标进行田间性能试验,结果表明:锯齿形侧刃有较强的锯切能力,平均根系切断率达97.25%。与双圆盘开沟器进行田间对比试验,结果表明:锯齿式开沟器比双圆盘开沟器开沟深度变异系数降低43.33%、种子横向距离变异系数降低60.81%。仿真试验和田间试验均表明锯齿式开沟器满足免耕大豆垄上双行播种农艺要求。