单栋塑料温室内温度场CFD三维稳态模拟

为分析单栋塑料温室内的温度场分布情况,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,在分析太阳辐射及各部分热交换的基础上,对单栋塑料温室内的温度场进行了3-D稳态模拟.热辐射传递过程采用蒙特卡罗法模拟,将室内作物简化为连续固体换热模型并采用剪应力输运模型表述空气紊流.结果显示:模型预测值均高于实测值,绝对误差均小于2.2℃,平均相对误差为6.7％.气流对温室内温度和均匀性影响较大,温室进风口侧的温度低于出风口侧.作物简化为连续固体的假设用于室内空气部分的温度预测具有一定的可行性,但预测值会高一些.     

基于CFD技术的玻璃温室加热环境数值模拟

提出采用CFD技术数值模拟温室热风供热条件下的温度环境三维场分布.采用标准R-ε湍流模型和PSIO算法的有限体积法对流场微分方程进行离散,并考虑辐射模型,选择Fluent软件进行温室加热环境的模拟与仿真.通过在Venlo型玻璃温室中试验现场采集关键点温度数据,与仿真结果比较的均方根误差为0.67 K,且在温室内温度场的总体趋势是一致的.验证了建立CFD模型的正确性,以及采用Fluent软件进行夜间热风加热条件下的温室热环境数值分析是可行的.     

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟

以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件,基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示,模拟值与实测值均方根误差RMSE为0.688℃,最大相对误差为8.9%,平均相对误差为2.8%,所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看,温室内温度和室外温度变化趋势一致,室内温度和室外温度平均温差3.09℃;当室外风速从0.81 m/s跃变至1.2 m/s,风向由西南偏南变为西时,温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式,温室东侧上部气流速度明显增加,除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0~0.1 m/s的范围内,温室通风入口处x=1.5 m截面和作物冠层y=1.4 m截面平均温度在180 s内分别下降了1.87℃和0.92℃,室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。     

Venlo型温室风荷载特性数值模拟研究

风荷载是对温室结构影响最大、存在最为普遍的可变荷载,不同布置形式的Venlo型温室对风荷载的敏感程度存在差异。为全面掌握其表面风荷载分布规律,基于CFD计算平台,选取Realizable k-ε湍流模型和B类地貌作为研究的共同基础,对跨度分别为1跨、3连跨、5连跨和10连跨的Venlo型温室在0°,30°,60°和90°不同风向角情况下的表面风压分布情况进行数值模拟计算,求得相应的风压系数。结果表明:相同风力条件下,风向、跨度不同,温室表面风压分布也各不同;其中,单跨和斜风布置为最不利的布置形式。模拟计算结果为Venlo型温室设计时风荷载取值提供了参考,并提出最优布置形式。     

基于CFD模拟模型的温室温度场均匀性控制

为达到精确控制温室环境因子的目的,提出一种基于计算流体力学(CFD)模拟模型的试验设计(DOE)优化控制系统,通过正交试验设计,在尽可能少的CFD求解次数下,获得环境因子控制的最优组合;以温度场控制为例,通过引入均匀性评价指标,以CFD为计算工具不断改变控制输入的组合,使该指标达到极小,从而在原有温度定值控制基础上,使温室作物温度生长的局部差异减小,提高温室综合生产效率;最后以试验实例给出了这种方法求解的基本过程,结果表明优化后的效果明显,控制组合方式易于获得。     

热风干燥中气流加热装置的数值模拟

针对以煤炭、石油为热源的热风干燥存在高能耗、高污染、结构复杂问题和以太阳能为热源的热风干燥存在加热效率低、受天气影响较大问题,设计了一种以电热管加热气流的装置。基于流体动力学计算软件(FLUENT),运用标准k-ε模型对该装置内部气流场和温度场进行数值模拟分析。结果表明,装置内部气流分布均匀,温度梯度变化明显,满足设计要求。此装置可以用于热风干燥的气流加热装置。     

基于CFD的Venlo温室夏季组合降温措施模拟研究

针对我国南方地区夏季高温高湿的气候条件,对采用天窗、外遮阳、内喷雾降温措施的试验Venlo温室内温度状况进行了模拟研究。以室外气候参数为边界条件,考虑作物和环境的相互作用,内喷雾系统和室内环境的质热交换以源项的形式加入到控制方程中,采用CFD(computational fluid dynamics)中的稳态方法求解控制方程,模拟Venlo型温室不同调控措施及组合下的温室内温度分布特点,分析各种调控措施的调控效果。模拟结果表明:采用加入源项的方法模拟内喷雾系统和室内空气的质热交换,其模拟值和实测值均方根误差RMSB为0.514 4℃,最大绝对误差为0.75℃,平均相对误差为1.3%,说明所建立的CFD模型有效。3种降温措施下,以外遮阳+自然通风的降温贡献率最大(80.6%),能耗最高的喷雾系统降温贡献率仅为34.8%,较高的环境湿度影响了喷雾系统的降温效率。CFD夏季降温模型的建立为温室作物系统的环境控制策略的制定提供了科学依据。     

光伏玻璃温室自然通风条件下的CFD模拟验证

基于计算机流体力学(CFD)数值方法,以光伏连栋玻璃温室为研究对象,在自然通风的条件下对室内温度场进行模拟验证。采用离散坐标(DO)辐射模型对光伏温室室内温度场的时空分布和变化规律进行了三维CFD模拟和试验验证。结果表明,光伏温室室内温度试验结果和模拟结果绝对误差均值为0.96℃,相对误差均值为2.94%。模拟结果和试验结果吻合,验证了模型的可行性。     

基于CFD的冷藏车车厢内部温度场空间分布数值模拟

以短距离运输冷藏车为研究对象,建立了求解车厢温度场分布的计算模型。模型以车厢内冷气出风口风速、空气温度、车厢壁面以及货物区温度作为初始边界条件,采用计算流体力学（CFD）非稳态剪切压力传输（SST）k-ω模 型,模拟不同边界条件和货物不同堆栈方式车厢内温度场分布情况;在特定边界条件下,交替改变出风口风速和货物堆栈方式,通过对比分析,确定最佳出风口风速和货物堆栈方式。结果表明当风速为5m/s,堆栈方式为中间及两侧留空时冷藏车厢体内温度场分布均匀性最佳。经试验验证,模拟结果与实测结果基本吻合,温度平均绝对误差不高于1℃。     

自然通风条件下多塑料大棚群温度场的CFD分析

为了研究多个塑料钢管大棚组成的温室群环境温度分布情况,采用标准k-ε湍流模型和DO辐射模型建立相应的温室群数值模型,在自然通风条件下对塑料钢管大棚内温度分布进行了CFD分析和试验验证。结果显示:CFD模拟值与实测值吻合性良好,平均相对误差为4.2%,验证了所建CFD模型的可行性。采用此模型分析了大棚间距对棚内温度分布的影响,结果表明:增加大棚间距能够降低后排室内的平均温度,提高温度分布的均匀性,减小温室之间的平均温差。     

环流风机布置对温室内流场影响的CFD模拟

为了解大肩高连栋玻璃温室夏季机械通风时室内流场分布,提高机械通风的降温效果,建立了6m肩高温室机械通风工况下的CFD模型,并对模拟结果进行了试验验证,结果表明:模拟值和试验值的最大相对误差为6. 70%,平均相对误差为2. 87%,显示CFD数值模型有效。在CFD模型基础上,进一步对不同环流风机布置下机械通风的降温效果进行了分析,结果表明:使用环流风机可提高机械通风的降温范围,在湿帘风机方向上实现气流的"接力",温室作物冠层南北温度差减小0. 5℃,32℃以下区域增加了20%;在环流风机安装方向上,不同横向截面上反向布置时室内冷热空气混合更好,室内温度分布更加均匀。     

日光温室湿度分布的数值模拟

以山西晋中地区日光温室作为研究对象,通过在温室内部布点测量温、湿度的试验和采用CFD进行数值模拟的方法,研究了冬季晴朗天气状况下,采用畦灌方式的日光温室在自然通风条件下内部湿度的分布规律。结果表明,冬季晴朗天气状况下,日光温室在08:00左右湿度达到最高值,14:00左右温度达到最高值;室内温、湿度显著负相关,温度每升高1℃,湿度降低3.31%;温室内部温度实测值与模拟值误差在±3℃以内,湿度实测值与模拟值误差在6.8%以内,整体拟合情况较好,证明了所建立模型的准确性;温室湿度在南北走向、东西走向变化不太明显,垂直方向上分层比较明显。太阳辐射所提供的热量足以维持温室所需,草帘的保温效果显著,无需对温室进行加温,但是温室夜间湿度较高,甚至接近饱和,需要对湿度进行控制。     

基于CFD的不同通风方式塑料大棚降温效果研究

为确定合理的塑料大棚通风口配置及通风形式,提高大棚夏季降温效果,采用试验和CFD模拟相结合的方法,对两种通风口配置（两侧底部、两侧底部+顶部）和两种通风口形状（水平卷膜、垂直卷膜）大棚内的夏季6—7月温度和气流场特征进行了研究。模型经过实测验证,气温模拟值与实测值变化趋势基本吻合,均方根误差1.27℃、平均相对误差分别为3.7%。结果表明：与仅有两侧底部通风相比,两侧底部和顶部通风配置明显提高降温效果,番茄冠层高度昼均温、升温速率分别降低0.4~2.1℃和0.4℃/h,通风率增加50%,温度、气流分布均匀度提高;与顶部水平卷膜通风相比,垂直卷膜通风大棚内冠层昼均温、升温速率分别降低0.2~1.2℃和0.2℃/h,通风率提高20%,但温度、气流的空间分布均匀性稍差。综合比较,同时采用两侧底部加顶部垂直卷膜通风的大棚通风降温效果明显。     

基于模型优化预测与温度场分析的温室传感器故障识别

在温室高温高湿的工作环境下,传感器易出现故障,会对温室的智能管理造成一定的资源浪费,为保证智能化温室管理系统的有效运行,需要及时准确地对温室内故障传感器做出识别.通过试验对云南地区温室在夏季不同通风状态下室内场域的变化情况进行分析,以云南地区大型玻璃连栋温室作为研究对象,建立夏季不同通风方式下温室的三维稳态CFD模型,...     

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。     

基于CFD的夏季屋顶全开型玻璃温室自然通风流场分析

为研究自然通风对屋顶全开型玻璃连栋温室夏季降温的影响,采用k-ε湍流模型和DO辐射模型建立了屋顶全开型温室在夏季高太阳辐射和弱风天气下的CFD模型,将模型的模拟值与实测值进行对比,两者平均相对误差为2.5%。利用建立的CFD模型,进行了夏季高温季节通风降温调控措施的试验分析。结果表明:屋顶全开窗玻璃温室中,天窗的开窗角度应与侧窗配合,这样能增强通风的降温效果;在侧窗为45°时,天窗调整至60°的温室整体降温效果优于天窗45°或75°开启角度。屋顶全开窗玻璃温室在使用侧窗和调控至合理开启角度的天窗进行联合通风的工况下,温室整体温度从38.4℃降至36.9℃,调控措施降温效果明显。