圆拱型连栋温室自然通风流场CFD模拟

采用Ansys公司的FLUENT软件,建立温室的三维模型,研究了自然通风条件下平行于温室走向和垂直于温室走向两个风向,两种不同风速下温室内部及温室之间风流场的分布特点。模拟结果表明:当风速较小(1.6m/s)时,温室内风向复杂,出现低速涡旋,当风速较高(5.2m/s)时,温室内风向基本按原方向前进,风速逐渐减弱;当温室外风速为1.6m/s时,温室内大部分区域的风速在0.2m/s左右,当温室外风速为5.2m/s时,温室内大部分区域的风速在1.0m/s左右;连栋温室群中各部位温室的通风情况相差较大,前栋温室内风速明显高于后栋。该研究结果可作为温室生产与设计的参考依据。     

连栋温室内湿帘-风机流场特性

为了解华南地区大型连栋玻璃温室在湿帘-风机通风条件下温度场与速度场的变化情况,探究该通风方式下,温室内的通风降温性能,以广州市农业技术推广总站示范基地的连栋玻璃温室为研究对象分别进行了稳态和瞬态计算,将稳态模型的计算结果与温室内监测点得到的数据进行对照,验证了计算模型的可靠性,并对湿帘-风机通风工况进行瞬态计算,得到温室内直观的温度和速度的分布情况及变化规律.结果表明:开启湿帘-风机系统后,湿帘侧最初风速可达1.6 m/s,通风过程中逐渐发展为从湿帘入口贯通风机出口的高速气流场,气流速度最终稳定在0.8 m/s;温室内温度场从湿帘侧到风机侧表现出梯度降温的变化特征,同时伴随着温室全局性的微小幅度降温;将风机流量增加1倍后,温室内气流的湍动程度增加,降温速度明显提高.得到的结果将为华南地区连栋玻璃温室的正常运行和精准调控温室内的小气候环境提供参考.     

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.     

风速对温室内气流分布影响的CFD模拟及预测

基于CFD数值模拟技术,采用标准湍流模型和DO辐射模型对室外风速为0.9m·s-1时Venlo型玻璃温室内气流分布模式进行了3-D稳态求解,并对模拟结果进行了试验验证,结果表明:模拟值与实测值吻合良好,平均相对误差为13.4%,CFD数值模型有效.采用该模型对室外风速为1.5m·s-1和2m·s-1时室内气流场进行了预测,并得出了3种风速下温室的通风率与室外风速之间呈线性关系,R2=0.9846.风速是影响温室通风率的关键因素.风速低时,室内气流分布模式受室外环境影响较轻微,作物区气流分布比较均匀一致;随着风速的增高,室内气流流速增大并伴有涡流出现,温室高度方向梯度明显.     

内遮阳网对连栋温室内自然通风流场影响的稳态模拟

以Navier—Stokes方程为模型基础，运用CFX软件对华东地区三连栋塑料温室在配置内遮阳网后室内自然通风气流场进行三维稳态模拟，外界风向取平行于温室的屋脊方向。模拟结果显示，在设置内遮阳网后，两侧栋内气流流速明显降低，尤其是顶窗开向对面侧侧栋内，气流平均速度只有外界风速的1／6左右，不及无遮阳网时的一半；在遮阳网覆盖下温室中间栋气流流态变化不大，流场略偏向顶窗开向侧方向。顶窗开向对面侧气流流动的均匀性有所改善，但平均流速下降，环流不太明显，静止区域小，尤其是下部区域。在顶窗开向侧侧栋内，气流虽仍集中在温室中上部区域，但均匀性有所提高；侧窗和山墙门进风对温室内气流场流态的影响作用较大，而顶窗使得遮阳网上部的气流流动得到明显加强。     

风压通风的单栋温室内部流场的ANSYS CFD模拟

利用ANSYSCFD软件模拟了单栋温室内风速为3m／s时的速度场，在此基础上比较了侧窗通风、侧窗加天窗组合通风等几种不同的通风方式下的温室内部流场变化。由理论推导和对模拟结果分析得出侧窗加天窗的通风布局的平均风速较高，因而通风率较高，对作物的损害较小。     

单栋塑料温室内多因子综合CFD稳态模拟分析

为分析单栋塑料温室内的综合环境:气流场、温度场、湿度场、CO2浓度场,建立了包括温室内外空间、室内作物和土壤层等的温室环境几何模型。将温室内的湿空气看作水蒸气、CO2和干空气的混合气体,在分析温室中太阳辐射、作物与环境的质热交换,动量及质能传递过程的基础上,对单栋塑料温室内的环境因子进行了稳态模拟。温室内热辐射传递过程采用蒙特卡罗法模拟方法;将室内作物简化为连续固体换热模型,采用剪应力输运模型(SST)表述温室内的空气紊流。结果显示:温室通风对温度、湿度和CO2分布的影响很大,温室内部上风向温度低,湿度小,同时CO2浓度也不高;温室下风向作物冠层的环境未达到优化状态;模型的预测值低于实测值,但变化规律相似,温度、湿度、CO2含量的预测相对误差分别低于8%、6%和7%。     

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。     

不同天气条件下连栋温室内光照分布规律研究

温室内的光照环境对作物的生长具有重要意义.为此,主要研究了不同天气条件下华东地区连栋塑料温室中光照分布的日变化规律.研究结果表明:多云天气条件下,温室内光照分布均匀只是相对的;而晴天情况下,温室内的整体光照条件比较好,但光照分布相对不均匀,且透光率比多云天气低.实验结果为温室光环境模型的建立以及进一步的光环境调节和控制提供了参考.     

机械通风温室夏季内部温度场及动态特性CFD模拟

首先应用计算流体力学软件FLUENT对机械通风温室内部温度场进行了建模,通过稳态计算得到了温室内部温度场的三维分布云图,分析了一种情况下温度场的分布特征。在此基础上应用FLUENT的非稳态计算能力,对连栋温室在机械通风阶跃变化过程中内部空间温度场非稳态过程进行模拟计算,得到了温室内部温度场特征点的响应曲线,依次分析了在不同太阳辐射强度、不同通风速率和不同辐射方向时的动态响应特性。     

灌水时间对温室番茄生理状况及室内蒸腾环境的影响

为了确定温室生产条件下的最优灌溉制度,在湖北省鄂州节水示范基地展开试验研究,使用LPS-05型植物生长检测仪对温室番茄的生理状况及室内环境进行实时监测,定性分析3种不同灌水处理对温室番茄茎粗生长的促进作用以及对室内蒸腾环境的调节效应。通过对比发现,早上和夜间灌水对室内蒸腾环境调节效果较好,而午间灌水效果相对较差;3种灌水处理下的番茄茎粗增长速率由大到小依次为08:30灌水、傍晚20:00灌水、中午11:30灌水。综合试验结果,最终确定温室番茄的最优灌水时间应为清晨。研究结果为温室主要作物灌溉制度的拟定提供可靠的科学依据。     

自然通风下栽培番茄的单栋温室内气流场稳态模拟

从N av ier-S tokes方程出发,运用CFX软件对外界风向与屋脊平行和相夹45°两种情形下温室内气流场进行了稳态模拟研究。结果显示,对于前者,气流从山墙门和侧窗的上部进入,从侧窗的下部流出,气流在温室内沿中心纵截面分布的对称性较好,在温室的后半部气流逐渐扩散,紊流加强;对于后者,气流从山墙门和迎风侧窗处进入,两股气流相遇后受棚面形状及作物的影响而形成各种涡流,最后从背风侧窗处流出。气流在接触到栽培作物时流速迅速减小,作物冠层边界受到周围空间气流的影响,但在作物冠层内受周围空间气流影响不大。     

温室番茄最适宜生态环境管理指标的研究

在湖北省鄂州节水示范基地展开试验研究,利用LPS-05型植物生长检测仪对温室番茄的生理状况及室内环境进行实时监测,定性分析番茄主要器官(茎、叶)对室内温湿环境所响应的微动态变化,以作物自身生理状况为参考标准,确定了适宜番茄生长的温室环境指标。番茄茎粗生长最优的临界夜间最低温度为17.8℃;2类典型天气条件下叶表面露水汽化时间分别为09:30(晴)和11:30(阴雨),均比空气滞后1h;在充分灌水条件下,温室番茄发生水分胁迫时空气饱和水汽压差的临界值约为2.7kPa。     

施肥胁迫对温室番茄不同生长期表型数据的影响

为了研究不同水肥策略对温室番茄长势的影响,试验选择常见的适合温室种植的小番茄（彩玉）为研究对象,以不同配比的水溶性肥,设置了4种施水肥水平。试验过程中,分别采集4种水肥条件下的番茄株高、株径、茎节数、花序数和果实参数等表型数据。采用ANOVA单因素分析方法,对试验数据进行对比分析。不同配比水肥对番茄长势存在显著差异。其中,高施肥水平（Ⅳ）能够得到最佳产量。而中等水肥（Ⅲ）长势最佳,具有最大单果质量,且与不施肥和较少量施肥相比,其长势和果实产量优势明显,经济效益显著。对果实数、株高、茎节数、花序数和产量进行多因素回归分析,决定系数R2为0.965,其差异显著性顺序依次为果实数、株高、茎节数和花序数。试验结果表明,中等水肥配比下,表型数据的自动采集和分析能够对温室番茄水肥一体化设备灌溉策略的制定提供参考。     

低温弱光对典型大棚作物生长影响的试验研究

【目的】分析低温弱光逆境典型大棚作物(辣椒、茄子、黄瓜)生长发育的影响及不同作物对低温弱光逆境响应程度。【方法】对典型大棚作物黄瓜、茄子及辣椒控制不同的光照和温度,观测其株高、茎粗、作物叶面积以及叶绿素质量浓度。【结果】作物对逆境的响应主要表现为生长被抑制与外形差异上,作物的株高、茎粗增长量均有降低,逆境处理时间越长,抑制作用越明显,辣椒的茎粗增长量受抑制的程度明显大于茄子。随着处理时间的延长,茄子与黄瓜的叶面积增长量降低,而辣椒叶面积增长量降低较少。在0～5 d叶绿素质量浓度比对照显著降低;随处理时间延长,作物对逆环境的适应,叶绿素质量浓度基本维持稳定。【结论】低温弱光下作物的株高、茎粗增长量降低,不同作物生长量受低温弱光的抑制程度不同;作物叶片中叶绿素的质量浓度前期显著降低后逐步趋于稳定。     

Irrigation scheduling of plastic greenhouse vegetable crops based on historical weather data

Irrigation scheduling based on the daily historical crop evapotranspiration (ET_h) data was theoretically and experimentally assessed for the major soil-grown greenhouse horticultural crops on the Almería coast in order to improve irrigation efficiency. Overall, the simulated seasonal ET_h values for different crop cycles from 41 greenhouses were not significantly different from the corresponding values of real-time crop evapotranspiration (ET_c). Additionally, for the main greenhouse crops on the Almería coast, the simulated values of the maximum cumulative soil water deficit in each of the 15 consecutive growth cycles (1988–2002) were determined using simple soil-water balances comparing daily ET_h and ET_c values to schedule irrigation. In most cases, no soil-water deficits affecting greenhouse crop productivity were detected, but the few cases found led us to also assess experimentally the use of ET_h for irrigation scheduling of greenhouse horticultural crops. The response of five greenhouse crops to water applications scheduled with daily estimates of ET_h and ET_c was evaluated in a typical enarenado soil. In tomato, fruit yield did not differ statistically between irrigation treatments, but the spring green bean irrigated using the ET_h data presented lower yield than that irrigated using the ET_c data. In the remaining experiments, the irrigation-management method based on ET_h data was modified to consider the standard deviation of the inter-annual greenhouse reference ET. No differences between irrigation treatments were found for productivity of pepper, zucchini and melon crops.     

日光温室滴灌条件下番茄需水规律研究

采用温室小区作物栽培的试验方法,控制不同生育阶段土壤水分下限,研究了不同灌水条件下日光温室番茄产量、生长指标及水分利用效率。研究发现,水分过高或过低都不利于番茄增产,同时也不利于水分利用效率的提高,当番茄土壤含水量范围(占田间持水量的百分比)控制在苗期60%～65%、开花结果期70%～75%、结果期70%～75%时不仅可以提高番茄的产量,而且可以提高水分利用效率。