温室风压通风室内外流场的粒子图像速度(PIV)试验(简报)

该文采用粒子速度场仪,研究互插式连栋温室利用风压通风时室内外的流场。结果表明：在时均流场中,互插式连栋温室利用肩窗与侧窗通风时,室外顶部风速最大,天沟处风速最小;温室内部流场风速较小,且顶部风速最小,因而温室室内通风效果不好,热量会聚集在屋顶。在瞬时流场中,分析涡的瞬态过程,得到了回流涡的运动情况;根据温室室外涡量分布图,计算出温室的阻力系数为0.565;从互插式连栋温室室内涡旋运动图中可以看出,沿气流方向涡旋在拱1中的变化慢,在拱2、拱3中的变化快。     

互插式连栋塑料温室屋面风压分布的风洞试验研究

该文采用风洞试验方法,在不同风向角与是否安装遮阳幕的情况下对互插式连栋塑料温室的风压分布进行了详细的试验研究.研究结果表明:通风窗关闭时的风压系数高于通风窗开启时的风压系数,且风压系数的变化范围较大,因而计算温室表面风压时,应选用通风窗关闭时的风压系数;当气流流经温室屋面时,气流强弱、方向均发生变化,有遮阳幕时正负压交替出现,风压分布比无遮阳幕时复杂;计算互插式连栋塑料温室的风压时,应将有、无遮阳幕两种状态下的风载体型系数结合在一起考虑,即选取两种工况的较大值作为结构设计依据.     

连栋温室地中热交换系统贮热加温的试验

为解决连栋温室冬季能耗大、费用高的问题,进行了采用地中热交换系统部分代替燃煤的贮热加温试验。测定了空气和管道周围土壤贮、放热前后的温度等参数变化,系统在夜间加温能力可达加温热流量６０Ｗ／ｍ^２,可有效保证夜间室内气温高于室外１１℃以上。     

离心泵流道中固体颗粒速度场的粒子成像测速(PIV)分析与研究

粒子成像测速（ＰＩＶ）技术是随高速摄影技术和计算机图像处理技术发展起来的一种速度量测技术。该文将ＰＩＶ技术应用于离心泵流道中固粒速度场的研究。开发了一套Ｗｉｎｄｏｗｓ界面的速度分析软件,分析了具有不同物理特性的橡皮泥、核桃壳和砂子等固体颗粒在流道中的运动。研究表明固粒的密度影响其在叶轮中的相对运动轨迹,固粒的粒径和形状则主要影响其运动速度大小;揭示了开式叶轮比闭式叶轮效率低、磨损快的原因是固粒受到水流泄漏的影响,其相对速度比在闭式叶轮中的大。研究结果有助于解释离心泵内磨粒磨损现象。     

挡风板对低屋面横向通风牛舍内空气流场影响的PIV测试

低屋面横向通风(low profile cross ventilated,LPCV)牛舍内的空气流场由于受到舍内建筑设施的影响而分布不均匀。为了研究舍内挡风板、矮墙、入口风速、奶牛等对舍内气流的影响,分析目前LPCV牛舍内气流分布不均匀的原因,该文按模型/原型=1/15的比例制作了LPCV牛舍和奶牛的模型。计算结果表明原型牛舍在正常通风情况下的雷诺数为4.92×10~5,只要模型入口风速大于2.56 m/s,欧拉数不再随着雷诺数的增加而改变,此时空气流动已经进入自动模拟区,根据近似模型法理论,原型和模型中的气体流动已经进入了自动模拟区,两者的气体流动是相似的。根据挡风板、矮墙的设置情况、不同的入口风速等设计了6种不同工况,采用粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术分别对模型内6种工况下的空气流场进行测试。结果表明:LPCV牛舍内挡风板和矮墙的同时设置是造成舍内空气流向发生偏转的根本原因,挡风板和矮墙单独设置时都不会造成舍内气流分布的不均匀,但挡风板能够增加舍内下方奶牛活动区域的气流速度。舍内奶牛的存在和入口风速的大小都不会对舍内气流的分布造成影响。该研究可为LPCV牛舍内挡风板优化设置提供参考。     

轴流泵内部流场的二维粒子成像测速试验

为研究0.8Qopt工况下,叶轮及导叶进出口的流场分布情况,选择比转速ns=700的轴流泵进行模型缩放,并对其进行结构改造,以得到能够适合于2D-PIV 内部流场测试的试验台。结构改造包括：采用透明的有机玻璃材料代替传统金属材料,达到内部可视化的目的;将传统的锥形扩散式导叶体设计成圆柱状,以减小光学折射的复杂程度;合并转轮室及导叶外筒壁,使之成为一个整体,以消除叶轮区域与导叶区域之间法兰对内部流场的遮挡;将导叶内轴承后移,并加装筋板,使得载荷能够顺利传递到基础中。综合以上手段,成功改造了试验泵段。在PIV试验过程中,利用轴编码器及同步装置,取得了很好的同步效果。同时,以有机玻璃空心球作为示踪粒子,配合新的标定方式,取得了理想的试验效果。从试验结果分析可知：在0.8Qopt流量下,叶轮进口边外缘处受叶顶泄漏影响,使得该处来流向轮毂侧偏转,但叶轮进口前端截面上的流场整体分布较为均匀;叶轮轮毂与导叶轮毂之间存在的顺时针方向漩涡,对叶轮出口边根部附近的流场造成较大的影响,且叶轮出口边与导叶进口边轴向间隙内的流场具有整体向外缘偏转的趋势;导叶出口以后的流线方向则向轮毂侧偏转,且在出口边外缘处出现局部高速区域。     

竖直管内陶瓷球和玉米秸粉混合颗粒运动的PIV测量(简报)

为了研究玉米秸粉和陶瓷球混合颗粒在竖直管内的运动规律,设计制造了一套透明有机玻璃试验装置.利用PIV无接触测量技术,在微负压条件下,对混合颗粒在竖直管内的速度场进行了研究.结果表明,混合颗粒的轴向速度呈类似抛物线状分布,在靠近管壁约0%～25%管宽范围内,即在试验装置距管壁约15mm范围内.轴向速度变化较大,其他位置处变化较小;涡量在靠近管壁约0%～16.7%管宽范围内.即在试验装置距管壁约10mm范围之内变化明显,从距离管壁10 mm到竖直管中心涡量逐渐减小到接近为零.     

温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)的研制与测试

研制温室作物生态健康智能监护系统是为了解决目前温室环境监控系统普遍存在的自动获取的数据未与具体作物健康生育的特殊需求相结合，也未被用于病虫害的智能化防治等问题。该文报导的温室作物生态健康智能监护系统(GH-Healthex)实现了这类数据在植物健康监护和病虫害智能化防治中的利用。以番茄为研究案例，系统通过对温室环境监测数据的分析，结合作物种植知识库中番茄生长发育及其病虫害发生规律可以进行智能化决策，即当温室内出现了不利于作物生长的气象条件时，系统会自动的通过系统界面提示用户采取相应措施，以保证温室番茄的优质、高效生产。该系统提供了一个作物知识库平台，若以其他作物的种植和病虫害防治数据替代番茄数据，便能更广泛地推广应用。     

温室采光辅助设计软件(GRLT)的研制——设施农业光环境模拟分析研究之二

本文应用计算机模拟技术,研制了适合我国不同温室光环境分析的辅助设计软件GRLT。该软件可用于分析太阳直接辐射在温室内的时空分布,并能确定出最佳采光的温室结构。GRLT软件可在MS—DOS3.30以上操作系统支持下,在386、286和IBM—PC/XT及其兼容机上运行,用户界面友好,操作方便。它是温室采光优化设计的一种辅助工具。     

基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统(ESWCM)的研究和建立

运用知识工程和信息技术原理,将温室小型西瓜生长模型与AIP1.0专家系统平台相结合,建立了基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统(ESWCM),包括知识库(KB)、模型库(MB)、数据库(DB)、推理机(IE)和人机界面。系统综合运用推理、预测、解释等机制帮助用户设计栽培管理方案,解答栽培技术问题,以及动态模拟和预测温室小型西瓜的生育进程。基于生长模型的温室小型西瓜栽培管理专家系统将模型的预测功能与专家系统的逻辑推理相结合,提高了温室小型西瓜的栽培管理水平。     

两种风向下单栋塑料大棚内自然通风流场模拟

为分析塑料大棚的侧窗和山墙门对单栋塑料大棚内自然通风的影响，该文运用CFX流体动力学分析软件对简易单栋塑料大棚内的自然通风情况进行了三维稳态模拟。外界风向分别取平行于大棚屋脊和与屋脊夹角15°两种情况。模拟结果显示：当风向与屋脊平行时，室内流场在稳定状态时基本上沿屋脊的中心纵截面对称，室外气流从山墙门和两边侧窗的前半部分进入大棚内，从后半部分的侧窗处流出，气流在大棚中心地带的流速较高，而在侧窗附近流速较低。大棚顶部和后部气流变化比较复杂；在风向与屋脊成15°夹角情况下，室外气流从侧窗的迎风处、背风侧窗的前部和山墙门进入，从背风侧窗处流出，室内气流场有一个明显的偏转过程。从侧窗流入的气流和山墙门流入的气流相遇后在大棚内形成了各种程度的涡流，使得大棚内气流分布较为复杂。室外风向对单栋塑料大棚内气流场的形态有明显影响。     

基于流体力学的湿帘风机温室内气流运动的模拟分析（英）

湿帘风机冷却系统温室内的气流运动和微环境特征的研究对整个冷却系统的冷却效率及温室环境调控方案的确立有着重要的指导意义,该研究通过流体力学商用软件有限元法对温室内横断面的温度,气流,湿度分布进行仿真计算,在温室模型中考虑到作物群体对气流的阻碍作用,将作物群体作为多孔介质进行模型化处理,分析湿帘风机冷却系统不同的工作条件下即（1风机工作,2风机湿帘共同工作）,温室内微环境的时空变化规律,通过实测数据进行验证计算结果表明,气流速度的误差在2.1%到18.3%, 温度误差范围较小在0.1%到2.6%,湿度误差在2.0到12.64%。     

灾害风荷载下温室单层柱面网壳整体动力倒塌分析

该文针对大跨轻质单层柱面网壳在灾害强风天气下存在动力倒塌破坏的可能性,利用显式有限元分析软件ANSYS/S-DYNA及自编前后处理程序,综合考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性,建立了灾害风荷载下温室单层柱面网壳结构整体动力倒塌的数值分析模型,考察了单层柱面网壳的动力倒塌发展全过程。以节点位移和变形形态等几何特征响应对网壳结构进行了动力倒塌过程分析,将网壳结构倒塌过程依据其特性划分为轻度损伤阶段,倒塌形成阶段和整体倒塌阶段3个阶段;同时以杆件内力和截面塑性发展等力学特征响应对网壳结构进行了动力倒塌机理研究,指出网壳结构的风致动力倒塌原因是风压区压杆反复屈曲和拉杆依次失效相互作用的综合体现。对比分析考虑下部支承与不考虑下部支承单层柱面网壳的动力倒塌过程,结果表明,考虑下部支承柱时网壳结构动力倒塌对应的临界荷载系数发生了25%的明显降幅。该研究为温室网壳结构的抗风设计、工程应用和防灾评估提供了理论参考。     

塑料大棚气流场模拟及作物蒸腾量计算

为了分析塑料大棚内气流场的特征和计算与作物蒸腾量有关的通风参数,该文通过计算流体动力学模拟了塑料大棚内自然通风量,建立了华东地区常见塑料大棚内平均风速和外部风速之间的线性关系,根据能量平衡和紊流扩散模型建立了一个计算作物蒸腾量的数学模型,并利用棚外的常规气象资料和棚内的实测温度计算了棚内作物蒸腾量。通过将作物蒸腾量的计算值和实测值进行比较,结果发现作物蒸腾量的计算值与实测值比较一致,逐日蒸腾量间的决定系数为0.7756,累积蒸腾量间的决定系数为0.9983,模拟累计值与实测累计值之间标准误差为1.16 mm,最大绝对误差为4.82 mm;结果表明,所建立的计算方程参数较少,推求的风速参数比较适用于普通塑料大棚。该研究可满足大棚内作物水分管理、温室大棚设计规划和区域水资源管理等方面的需要。     

The response of Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) to nitrogen supply under greenhouse condition

Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) is a perennial plant producing some natural sweeteners. Stevia is considered as a new crop in some countries. This study was conducted to find the stevia response to nitrogen fertilizer supply. Different levels of nitrogen (0, 30, 60, 90, 120, and 150 kg/ha from urea source) were used in a greenhouse condition and then the stevia growth and metabolites were assessed under different availability of nitrogen. Results showed that the optimum growth of stevia was obtained by 60 kg/ha nitrogen and more nitrogen supply did not enhance the stevia growth. It was observed that the total steviol glycosides (SVglys) content of Stevia was significantly increased by nitrogen fertilizer application just up to 30 kg/ha, while it decreased by more rates of nitrogen fertilizer. Our result clearly showed that SVglys yield reached to maximum value by application of 60 kg/ha of nitrogen fertilizer. Since the variation of SVglys content and shoot growth of the stevia were compromised by 60 kg/ha nitrogen, it can be concluded that 60 kg/ha of nitrogen fertilizer could be considered as an optimum rate of nitrogen for stevia and could also be recommended for greenhouse conditions.     

主动蓄热日光温室不同气流方向后墙传热CFD模拟

日光温室是一种能源高效利用型的温室结构,在中国北方的设施园艺产业中起到了非常重要的作用,其中主动储热日光温室结构是最近该领域研究的热点问题之一。针对高效主动储热风道的研究问题,该文构建了3种不同气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙模型,分别是顶进顶出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W1)、侧进侧出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W2)、侧进顶出气流运动方式的主动蓄热日光温室后墙(W3)。在W1工况下对比试验数据及数值模拟数据发现,平均相对误差为6.7%,最大相对误差为13.4%,说明该文所建模型的数值模拟与试验数据有很好的一致性;进一步模拟结果表明,进口条件一致的情况下,W1、W2、W3在主动蓄热循环系统运行阶段的有效蓄热范围分别为700～800、500～600、600～700 mm;W1、W2、W3的出口平均温度分别为17.3、18.9、18.2℃,进一步计算得到,3种工况下,内部空气流的努塞尔特数分别为40.95、35.25、35.30;3种不同气流循环运动方式下,温室后墙的对流换热强烈程度表现为W1最大,W3其次,W2最小。该研究为设计主动蓄热日光温室墙体气流循环运动方式提供了理论依据和试验参考。     

面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状

以往的温室作物生长和小气候环境模型,主要是从面向研究而不是面向实际生产的温室获得的,这二者的最大不同是:面向研究的模型主要考虑的是得到作物生长高产所需的"最优"的温室内部气候环境参数设定值,而较少考虑温室内控制设备的能力（控制动态过程）、生产过程中温室外气候变化情况和达到"最优"所需付出的能量等代价;而后者在面向实际生产的自动化控制的温室系统模型中是必不可少的。当前温室系统自动化控制面临的一个最大困难,就是缺乏一个这样的可靠的温室系统模型,而只能采用面向研究的温室系统模型去进行实际生产的温室系统控制,这种忽视实际生产条件下的温室系统模型与理想条件下的模型之间差异的"纸上谈兵"的做法,必然导致温室控制技术水平低、达不到预期效果。该文介绍了温室系统的整个控制过程,对一个实际生产的温室系统中各种变量和参数作了简要描述,并概括了面向实际的温室生产控制要求的温室系统模型的基本结构,对温室环境模型、作物生长模型和能耗及CO₂消耗模型的研究现状作了详细的回顾。从满足控制需求出发对现有的温室系统模型所存在的问题进行了分析,并指出了其中的不足和局限性。探讨了未来温室系统的建模方法和需要解决的关键问题,提出了面向控制需求的温室系统建模要满足的要求,为温室系统的建模研究提供了一种新的思路和方向。     

铝合金温室拱形ETFE膜屋面抗风性能分析

为分析铝合金结构拱形ETFE(乙烯-四氟乙烯热塑性聚合物)膜屋面的抗风性能,提高其设计的安全性,该文根据单轴拉伸试验数据,确定了ETFE薄膜材料的力学参数和应力应变关系;基于几何非线性有限元理论,推导了膜单元的基本方程;利用大型通用有限元软件ANSYS,采用支座提升法对骨架式拱形ETFE屋面进行了找形分析,建立了用于荷载分析的计算模型;对拱形ETFE屋面在风荷载工况下进行了算例分析,计算了膜面主应力分布和变形特征;分析了不同膜面预应力水平对承载性的影响。分析结果表明,风荷载主要影响ETFE膜屋面第一主应力的分布,适当增加膜面预应力可以显著提高其整体刚度和承载力。研究结论为铝合金温室拱形ETFE屋面的抗风计算分析和施工提供了参考。