夏季肉牛舍湿帘风机纵向通风系统的环境CFD模拟

为了研究湿帘风机纵向通风系统应用于肉牛舍的夏季降温效果,该试验在现场环境指标实测的基础上,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法对湿帘风机纵向通风肉牛舍的气流场与温度场进行模拟,并对系统进行改进与优化.模拟时将牛只按与实物原型等比例引入到模型中,结果表明:舍内温度分布均匀,但受牛体挡风的影响,气流分布不均,高风速区主要集中在屋顶及饲喂走道,可达0.9～1.2 m/s;牛活动区域风速较小,均小于0.6 m/s,不能满足饲养标准.在75个风速测定点剔除异常值后,气流场的相对误差范围为0.16％～94.41％,平均相对误差为34.53％,45个温度测点的相对误差范围为0.09％～10.74％,平均相对误差4.71％.通过温度场吻合性结果确定模拟与实测有较好的吻合度.在不改变牛舍围护结构及舍内构造的前提下,对牛舍进行优化,舍内安装导流板,使得温度与气流场的分布均匀性显著提高,降温效果更为显著.该研究可为湿帘风机牛舍的优化设计和环境调控提供参考.     

南方夏季肉牛舍湿帘风机负压通风系统降温效果

为改善南方夏季肉牛舍环境条件,该文对湿帘风机负压通风系统在肉牛舍的降温效果进行了探究。试验以栓系饲养西门塔尔公牛为试验对象,对环境、肉牛生理及增重情况进行测定。结果表明：降温后,试验舍平均温度降低3.2 ℃（P<0.01）,相对湿度增加21.3%（P<0.01）,肉牛附近风速增加0.30 m/s（P<0.01）,肉牛体感温度降低1.8 ℃（P<0.01）;试验牛呼吸频率平均降低13次/min（P<0.01）,皮温降低0.92 ℃（P<0.01）,平均日增质量提高0.13 kg/d（P>0.05）。由此可知,在肉牛舍中采用湿帘风机负压通风系统进行降温,能够有效改善舍内热环境,有助于缓解肉牛热应激,具有技术可行性。     

低屋面横向通风牛舍空气流场CFD模拟

低屋面横向通风(low profile cross ventilated,LPCV)牛舍作为中国大型奶牛场一种新的牛舍建筑形式近年来得到了广泛应用,但实际运行中存在舍内气流分布不均匀、夏季高温高湿、冬季低温高湿等环境控制技术瓶颈。为了研究LPCV牛舍空气流场的分布规律,以指导该种牛舍的改进和优化设计,该文在现场实测的基础上,采用计算流体动力学CFD(computational fluid dynamics)方法,根据现场和实验室实测值所确定的风机、湿帘等边界条件,对LPCV牛舍的气流分布进行了三维数值模拟。模拟时将牛只按与实物原型等比例引入到模型中。模拟结果表明:挡风板和颈枷下面矮墙的设置影响了舍内气流分布的均匀性。在既有牛舍挡风板设置和矮墙高度不能改变的情况下对牛舍进行了局部改造,改造后舍内气流分布得到明显改善,平均风速增加了52.8%,气流不均匀性指标降低了41.8%。模拟值与实测值的对比表明,28个测点测试值与模拟值平均相对误差的平均值为17.1%,说明现场实测与数值模拟有较好的吻合度。该研究可为中国LPCV牛舍结构优化设计和环境调控提供参考。     

喷雾与纵向负压通风相结合的封闭牛舍降温效果

喷雾与纵向负压通风相结合的降温方式在猪舍、禽舍应用广泛,但在肉牛舍应用较少,该试验对喷雾与纵向负压通风相结合在封闭肉牛舍的运行模式进行了探究,并与喷雾结合扰流风机在开放肉牛舍的降温效果进行比较。该试验选用栓系饲养平均体质量273.4 kg的锦江黄牛杂交牛作为试验牛。处理舍安装低压两级雾化喷雾,配合卷帘和风机进行纵向负压通风降温;对照舍安装高压喷雾,结合扰流风机进行降温。两舍喷雾降温系统运行30 d,对环境条件、肉牛生理指标进行测定。结果表明低压两级喷雾在封闭牛舍纵向负压通风条件下喷雾与停止最佳时间均为5～10 min;经两舍喷雾系统降温后,处理舍的日平均温度为（30.4±0.1）℃,比对照舍和舍外分别降低了2.2、6.2℃（P＜0.01）,而相对湿度为89.7%±0.9%,较对照舍和舍外分别升高了11.3%、35.2%（P＜0.01）;处理舍试验牛的直肠温度为（38.28±0.03）℃,比对照舍低0.26℃（P＜0.01）;躺卧比为0.87±0.02,比对照舍高12%（P＜0.01）;日平均呼吸频率为（43±1）次/min,与对照舍没有显著差异（P＞0.05）;平均日增质量为（1.38±0.23）kg/d,比对照舍高0.19 kg/d（P＞0.05）;处理舍售牛可获利1042.39元/(月·头),比对照舍高72.67元/(月·头)。可见封闭牛舍喷雾与纵向负压通风相结合降温效果显著,可改善牛舍环境,有效缓解肉牛热应激,提高生产性能。     

开孔方案对肉牛舍湿帘冷风机-纤维风管送风降温效果的影响

该研究通过纤维风管4种开孔方案设置,结合湿帘冷风机,满足到达1.3 m高度时,1号、2号、3号及4号风管射流风速分别为1.5、2.3、3.1、3.9 m/s;测量牛舍的环境指标和试验牛的生理指标,比较缓解热应激效果,探索较优化的开孔方案。结果表明：测定期间,4个风管区域之间温度差异不显著（P>0.05）,平均比舍外低2.1℃（P<0.05）;相对湿度均低于85%。试验牛所在3号风管区域平均风速最高,为1.32 m/s;1号风管区域最低,为0.62 m/s。二氧化碳浓度3号风管区域最低,1号风管区域最高（P<0.05）。牛只呼吸频率3号风管区域最低,为42次/min,1号风管区域最高,为52次/min,肉牛呼吸频率与试验区风速显著负相关。该研究表明,湿帘冷风机-纤维风管系统可有效缓解肉牛热应激,开孔方案设置满足到达1.3 m高度时射流风速为3.1 m/s的风管效果最优。     

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。     

牛舍冷风机-风管上置置换通风系统设计及降温效果

为了探索一种高效且运行成本低的牛舍降温方式,该试验通过设计合理的风管布置和开口,采取上置置换通风的模式对肉牛舍降温。该设计方案用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的方法验证其可行性,并通过实际测试设定风机开启和关闭的适宜时间,试验表明:处理舍系统产生的冷风大量流向牛活动区域,温湿度梯度比对照舍明显,达到了局部降温的节能目的。该系统开启后,10:00-18:00期间,处理舍牛的平均热负荷指数(heat load index,HLI)比对照舍降低7.4(P0.01),平均呼吸频率降低12次/min(P0.01),平均日增质量提高0.37 kg/d(P0.01),缓解了肉牛的热应激,提高了肉牛的养殖效益。处理舍由于相对封闭,故牛活动区域平均相对湿度、CO2和NH3浓度分别比对照舍高26.8%、252 mg/m3、0.54 mg/m3(P0.01),但牛舍环境空气质量符合相关行业标准的要求。该试验为冷风机-风管通风降温系统设计提供了一些参考参数,有利于该系统的优化,并发挥更好的降温效果。     

加装大风量风机对夏季湿帘降温奶牛舍的防暑降温效果分析

低屋面横向通风(Low Profile Cross Ventilated,LPCV)牛舍在华北地区应用,引发高温高湿问题.为解决此问题,该研究选择石家庄某奶牛场的2栋不同尺寸的LPCV牛舍,加装数量不同的轴流风机.结果表明:轴流风机的工作效率受牛舍跨度以及其安装位置的影响,30 m跨度牛舍运行更稳定,风速不均匀系数小于...     

温室蒸发湿帘风机降温系统热环境的研究

针对温室夏季气温过高,严重影响植物生育的问题,本文对温室湿帘风机降温系统热环境进行了理论分析,建立了温室热环境的理论计算模型,并进行了试验验证。结果表明,理论计算与实测值吻合较好。通过对北京地区夏季温室热环境的预测,提出了这种温室适宜的结构与运行参数。     

通风方式对柴油污染土壤生物通风修复效果的影响研究

生物通风法被广泛应用于不饱和土壤中挥发性有机物的去除,具有高效、费用低等优点。以黄壤为实验土样,柴油为污染物,采用室内一维土柱实验模拟生物通风过程,研究了抽提和注入两种通风方式下柴油的去除效果及规律。结果表明,两种通风方式的去除规律大致相同,抽提方式的去除速度要比注入快,但最终去除率仅比注入高2.28%;每日通风前后及通风过程中测定的土柱总出气口中总挥发性有机化合物(TVOC)值的变化规律也基本相同,只是通风后TVOC值相对较高;在一天8h的通风过程中,每隔1,2,3h测定的TVOC值波动变化的程度为TVOC1h > TVOC2h > TVOC3h;土壤中有效磷和速效氮的含量与柴油生物降解效率密切相关。     

南方开放式肉牛舍夏季喷雾降温效果

为缓解南方肉牛夏季养殖过程中的热应激,该试验采用喷雾联合悬挂式风机的降温措施对不同品种肉牛的降温效果进行了研究。试验以西门塔尔杂交牛和锦江黄牛为试验品种,测定了环境、直肠温度、呼吸频率和日增质量等评价指标。结果表明:喷雾运行阶段,处理舍空气温度平均可降低2.1℃(P<0.01),相对湿度增加5.8%(P<0.01),降低3.2℃的体感温度(P<0.01);对西门塔尔杂交牛,喷雾结合风机的降温方式可降低其12:00-18:00的平均直肠温度0.3℃和呼吸频率11次/min(P<0.01),有效解除热积聚状况,但对其日增质量无显著提高;对锦江黄牛,喷雾可以降低其呼吸频率14次/min(P<0.01),有效缓解其热应激,日增质量提高0.19kg/d(P<0.05),提高率为27.5%。     

开放式牛舍舍内喷雾和屋面喷淋通风降温改善肉牛生产性能

为缓解南方夏季高温高湿热应激对肉牛生产性能的影响,探讨不同降温方式对肉牛的降温效果。以江西省地方品种锦江黄牛为试验对象,试验分为3组,每组8头牛,试验1、2和3组分别为舍内通风组、舍内喷雾通风组和屋面喷淋通风组,3个组牛的平均体质量分别为(250.38±24.54)、(247.93±24.54)和(250.00±24.02)kg(P0.05),试验于2014年7—8月进行。分别测定了环境温度、湿度,肉牛直肠温度、呼吸频率和日增质量等,结果表明:屋面喷淋运行期间(10:00—18:00),与1组相比,3组舍内距屋顶0、1、2和3 m处温度分别降低4.79(P0.01)、2.13、1.37和1.42℃;湿度分别增加9.66%(P0.01)、6.76%(P0.01)、2.66%和1.80%;在14:00时,距离地面高度1.5和0.5 m分别降低1.20(P0.05)和1.07℃;呼吸频率降低12次/min(P0.01);直肠温度差异不显著;日增质量提高0.19 kg/d,提高率为26.38%(P0.05)。喷雾运行期间14:00时,与1组相比,2组肉牛体感温度喷雾前后分别降低0.51和1.43℃(P0.05),在18:00分别下降0.70和1.60℃(P0.05);呼吸频率降低13次/min(P0.01);直肠温度差异不显著;日增质量提高0.08 kg/d,提高率为11.11%。从以上结果可以看出,喷雾通风和屋面喷淋通风均可以一定程度缓解肉牛的热应激。     

冷风机-风管对南方开放式牛舍的降温效果

为改善南方夏季开放式肉牛舍环境条件,该文设计湿帘冷风机-纤维风管系统,采用风管定点送风、孔口射流高速出风的模式,将冷风均匀送至肉牛活动区域进行局部降温。该研究以栓系饲养西门塔尔牛为试验对象,对环境、肉牛生理及增质量进行测定。结果表明:测定期间,在肉牛站立(1.3 m高度)和躺卧背部高度(0.7 m高度),与对照舍相比,处理舍的平均温度分别降低2.0和1.8℃,平均相对湿度皆增加10%,平均风速分别增加0.69和0.47 m/s(P0.01);试验舍内氨气和二氧化碳平均质量浓度比对照舍分别降低0.17和81 mg/m3,热负荷指数(heat load index,HLI)均值降低2.84(P0.01);试验牛的呼吸频率降低22次/min、直肠温度降低0.35℃、皮温降低1.04℃,差异均极显著(P0.01)。在整个试验期间,处理舍肉牛未出现患病情况,日增质量为0.92 kg/d;对照舍肉牛患病率高达47%,日增质量为0.54 kg/d,差异极显著(P0.01)。该研究表明在开放式牛舍中进行湿帘冷风机-纤维风管局部降温,有助于缓解肉牛热应激,应用于南方夏季高温高湿天气下技术和经济可行。     

冬季恒温饮水装置和屋顶采光对提高肉牛生长速率的影响

为改善西北地区冬季肉牛养殖的福利状况、提高肉牛生产水平,该研究采用恒温饮水装置和牛舍屋顶采光措施对肉牛每日体质量增加的影响及经济可行性。处理舍利用研制的拴系饲养恒温饮水装置为牛只提供20℃温水,对照舍牛只饮用4℃凉水;2栋牛舍结构样式完全相同,均设屋顶采光带。试验结果表明:恒温饮水试验处理舍与对照舍牛只每日体质量增加分别为1.85和1.63kg/d,差异极显著(P<0.01)。处理舍屋顶采光使舍内接受太阳辐射热量为463.363MJ/d,并使南、北两侧的日平均辐射强度分别达到7和59W/m2,差异极显著(P<0.01);从上午10:00至下午15:00,处理舍南北侧平均温度分别为4.87、5.60℃,对照舍分别为4.92、6.04℃,均差异显著(P<0.05);2栋牛舍的南侧与南侧、北侧与北侧平均温度之间无显著差异(P>0.05)。牛舍南、北两侧的牛体质量增加分别为1.64和1.84kg/d,差异极显著(P<0.01),说明屋顶采光效果明显。恒温饮水装置与牛舍屋顶采光措施均能极显著提高冬季肉牛每日体质量增加,经济可行。