Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟

采用CFD(computational fluid dynamics)方法对Venlo型温室夏季采用室外遮阳和屋顶喷淋措施的自然通风降温过程进行了数值模拟。模拟时对整个计算域采用六面体网格进行划分。对温室天窗附近区域的网格进行了加密处理，生成的网格总数约为100个。温室CFD数值模拟以室内外空气作为研究对象，外界气象条件、温室围护结构、室外遮阳与屋顶喷淋、室内植物和土壤等作为数值模拟的边界条件进行处理。对Venlo型温室在室外遮阳和屋顶喷淋措施下室内空气温度的变化以及在整个温室空间的分布进行了数值模拟。同时进行了venlo型温室室内温度的现场试验测试。CFD模拟结果和试验测试结果均表明：室外遮阳和屋顶喷淋使温室内空气温度得到有效降低。CFD模拟得到的Veto型温室室内温度平均值与试验测试结果的平均差值为1．7℃，平均偏差为试验测试结果的5％；数值模拟得到的温室室内温度的空间分布变化趋势也与试验测试结果一致。     

一种新型油基堵漏剂的室内研究

针对采用油基钻井液钻井过程中遇到的漏失问题,室内研制了一种新型油基堵漏剂。该堵漏剂在固化前具有良好的流动能力,安全可泵,在60~80℃情况下通过调整固化剂E-ACC和激活剂E-ACT的质量分数可以实现固化时间、温度、强度可调的特点,为施工安全提供了保障;同时该堵漏剂与油基钻井液相容性好,具有良好的抗侵污性;室内通过试验验证了新型油基堵漏剂加入桥堵材料对堵漏剂的性能没有影响,既克服了常规固化堵漏材料与油基钻井液配伍性差的问题,又结合了传统桥堵材料桥架堆积使堵漏浆停留在漏层有效封堵,更好地提高地层承压能力,具有广阔的应用前景。     

湿帘风机系统温室夏季内部温度场的动态特性试验及CFD模拟

为了解温室内部温度场的动态变化过程,优化传统的通风控制系统。对机械通风下的连栋薄膜温室的温度场的动态变化进行了试验,并根据试验温室的几何结构和试验数据,使用CFD方法对试验温室进行数值建模,在模型中考虑了太阳辐射和热辐射,应用FLU-ENT软件进行模拟计算。通过在试验温室采集到的关键位置的温度数据,与模拟结果比较发现CFD数值模拟的室内温度变化的趋势与试验测试的结果基本一致。     

一种新型实用温室温度控制系统设计

目前国内温室环境测控系统主要应用于大型现代化温室,而在普通农户中难以推广.研究利用分布式结构和多CPU设计思想,设计一个实用小型温室温度控制系统,系统由主机、从机和强电控制组成.从机是温室参数采集系统,它由ATmega16单片机、单总线数字温度传感器DS18B20组成,完成温度的采集功能;主机由RS-485接口与从机进行通讯,为用户提供良好的控制界面,方便进行人机交流,实现对温室温度的远距离测控、显示、存储等综合管理.整个系统成本较低,适合普通农户使用.

Abstract：

At present,the conventional temperature measuring and controlling systems are mainly utilized in large modernized greenhouses in China and are,therefore,difficult to be popularized in the greenhouses of farmer households.In this study,based on a designing idea of multilevel distributed frame and multiCPU,a practical miniature temperature measuring and controlling system is developed,which is composed of a host computer,a slave computer and an intense current controller.The slave computer,composed of an ATmegal6 chip microcomputer and al-wire digital temperature senor DS18B20,is used as a gathering system to collect the greenhouse temperature parameters.The host computer,communicating with the slave computer by RS-485 interface,is used to communicate with man by friendly interactive graphics,and to comprehensively manage the greenhouse environmental parameters of controlling,displaying and storing,and to display the operational states of greenhouses.Owing to its low cost,this system is expected to be popularized successfully in the greenhouses of farmer households.     

一种新型温室气传病害预警方式

本文提出的温室气传病害预警方式,不但能解决农户劳作之苦,还能在一定程度上减少农户对农药的依赖性,提高生产效率,实现生产的智能化和自动化。具体介绍了系统的组成及其在温室气传病害预警中的应用     

机械通风条件下连栋温室速度场和温度场的CFD数值模拟

为了了解温室内部气流和热量传递过程 ,设计合理的通风设施 ,建立了无植物条件下湿帘机械通风的华北型连栋塑料温室三维数值模拟模型 ,并使用CFX计算流体力学软件进行了数值模拟计算。得到了合理的速度场分布和温度场分布数值模拟结果 ,并与试验值进行了对比。与试验值相比 ,模拟结果误差≤ 5 % ,在入口风速≤ 1 5m·s-1,入口气温≤ 2 6℃ (热浮力的影响较小 )的情况下效果更好。讨论了入口风速和湿帘高度对温室可控距离的影响 :提高入口风速可以增大温室的可控距离 ,湿帘高度越大 ,可控距离越大。湿帘高度在 1 2～ 1 2 5m之间时 ,相同湿帘高度下 ,纵向距离为 5 0m的温室 ,其可控距离略小于 4 0m的温室 ;当湿帘高度超过 1 2 5m时 ,纵向距离为 5 0m的温室可控距离大于 4 0m的温室。     

地下仓粮堆通风温度场数值模拟研究

为了解地下仓通风对粮堆温度场变化的影响,对筒仓直径25 m、仓高20.1 m的地下仓粮堆进行了288 h通风工况下的温度场数值模拟研究。该模型以实际地下仓为背景,基于多物理场数值模拟软件COMSOL,通过调整内置质量守恒方程、能量守恒方程和动量守恒方程,分析不同入口边界压力和温度下地下仓温度场的变化情况。结果表明：在对地下仓通风288 h条件下,竖向通风比横向通风降温更快;提高边界入口压力(由300 Pa提高至400 Pa)时,横向通风和竖向通风粮堆均温都有效下降;在降低入口边界温度(由17 ℃降至13 ℃)时,相同时间的降温效果都得到明显改善,竖向通风过程的整体粮堆温度下降较快,在通风288 h后,仓内温度趋于平稳。     

重轨淬火温度场数值模拟软件开发

在热处理工艺中淬火是工件性能最不容易控制的部分.为了确定工件淬火后的组织转变及残余应力,必须掌握淬火过程中的工件内部温度随时间变化的分布规律.阐述淬火温度场的计算方法,应用Visual C＋＋开发出一个专用的重轨淬火有限元分析的仿真软件.该仿真界面友好交互,只需要在人机界面上输入相应的参数,包括重轨淬火的加热、保温、冷却时间等,就会后台调用有限元软件对重轨淬火过程进行有限元数值模拟,获得其温度场分布,通过对比分析得到最佳加热时间,并制定出较优的重轨淬火工艺.     

沼气池散热量与内部温度场的数值模拟研究

以郑州地区的气象条件为参数,使用Fluent软件对沼气池不同材料、不同厚度的保温层及沼气池内部温度场的数值进行了模拟研究。结果表明:其他条件一定时,混凝土沼气池的散热量约为发泡水泥沼气池的4.66倍,可选择导热系数小的材料作为保温层;保温层的厚度对沼气池的散热量影响不大,根据实际条件选择厚度;池内温度场的分布不均匀,没有达到沼气发酵设定的温度,因此需要增加搅拌器以达到混合均匀的目的。     

小型冷库内温度场的数值模拟

本文利用数值模拟技术模拟了开关门各30 s过程中库门附近及库内温度场的变化情况,结果表明在短时间的开门过程中,库外空气能很快渗入库内并扰乱其温度场;关门后,库内下部的空气降温较快,上部降温缓慢。因此,在冷库开关门过程中会造成一定的能耗损失,应在库门处安装节能装置。     

稠油脱水沉降罐温度场的数值模拟

辽河油田生产原油以稠油为主,从油井通过管道输送至联合站。含水稠油在进入沉降罐的过程中,会因沉降罐的结构设置和油水混合液速度产生不同的速度场,导致温度场的波动,使脱出油含水率不能达标。采用FLUENT流场仿真软件,建立沉降罐温度场数值模型,将整个流场划分为配液管进液区域、沉降罐内部沉降区域及收油槽区域。分析进口温度分别为60℃、70℃、80℃、85℃时,油水混合液在沉降罐中的沉降分离效果和配液管温度场的变化情况:沉降罐中的水洗层随着时间的延长而逐渐增厚;在计算时间内,沉降罐配液管出口以下部位,进液的同时未见明显的油层。沉降罐中温度低的区域,稠油粘度大,不利于油水分离。     

三种连栋温室夏季降温的试验研究

通过对三种温室(屋顶全开启式温室、平拉膜温室和普通开窗式温室)夏季使用性能的测试分析,得出在自然通风和外遮阳情况下:屋顶全开启式温室、平拉膜温室的室内温度略低于室外温度;传统开窗式温室的内部温度比室外高3.0～5.5℃.屋顶全开启式温室,采用自然降温与强制降温相结合的方式可以使室内温度较室外低3.5～7.5℃.屋顶全开启式温室、平拉膜温室通风降温效果均优于传统的开窗式温室.     

共轭传热室内自然对流数值模拟研究

研究建筑围护结构传热与流体流动综合作用下室内自然对流数值模拟，建立了一套同时在固体一流体区域整体求解连续性方程、动量方程和能量方程的数值模拟方法。具体分析了瑞利数变化范围为10^4到10^6时建筑围护结构传热对室内自然对流的影响。数值预测结果表明：该方法能够真实反映室内自然对流问题。为室内自然对流问题数值模拟提供了一种实用有效的方法。     

江水源热泵冷排水温度场三维数值模拟研究

结合长沙洋湖某区水源热泵工程项目,运用三维数学模型对系统冷排水温度场分三种工况进行数值模拟,定量预测各工况下冷排水平面扩散范围和温(降)影响程度,分析排水口附近不同断面处水温层分布特征。结果表明:项目冷排水对湘江水温基本无影响,对靳江河水温影响范围和程度较小,满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)要求。排水口附近温度梯度大,距排水口越远,温度梯度越小;受水体流速及流向影响,受水区纵向温降比横向快;受水体密度影响,项目冷排水对江水底层较水面水温影响大,区域水温层趋垂直分布。     

重庆市2006年夏季城市热岛数值模拟研究

为了解2006年夏季特大高温干旱期间城市热岛对城市高温的影响及分布情况,以高分辩率数值模式对城市热岛进行了模拟实验,结果表明：该数值模式能够较好地模拟重庆市城、郊之间的热岛分布情况,对重庆城市热岛具有较强的模拟能力。城区的热岛最高温均位于中梁山东侧的沙坪坝区一带,其成因主要是建筑物密集,有相当数量厂房,以及位于山脚静风区域。江北、渝中、南岸、九龙坡、大渡口这些沿江区域形成了连片的热岛高温区域,这些都是城市化水平非常高的老城区。热岛效应加重了市区夜间的高温热害。由于地形比较复杂,重庆市热岛的分布受城区、山脉、河流等多种因素的影响。     

冻土区埋地输油管道温度场数值模拟研究

冻土区埋地管道遇到的最常见问题是冻害破坏.研究埋地输油管道发生冻害及采取科学有效的方法防止冻害,首先应预测埋地输油管道周围冻土冻融过程中温度场的变化,以及温度场与水分场的变化关系.叙述了国内外学者在冻土温度场与水分场耦合作用这一问题的研究成果和埋地输油管道周围温度场的研究成果,提出了数值模拟埋地输油管道周围冻土温度场的几点建议.     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来,计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟,分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化,讨论了外界环境对冷库影响的区域,研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况,发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后,冷库下部的空气温度场恢复较快,上部恢复较慢（10s以后才明显下降）,20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

小型冷库开关门过程温度场的数值模拟

近年来，计算流体力学（CFD）技术随着计算机科学和流体力学理论的发展而在工业各领域得到广泛使用。用CFD技术对冷库开关门过程进行了非稳态数值模拟，分析了小型冷库开关门过程中门周边温度场的变化，讨论了外界环境对冷库影响的区域，研究模拟了开关门各20s过程的温度场变化情况，发现由冷热空气密度差引起的自然流动是门处空气流动的主要方式。研究表明关门后，冷库下部的空气温度场恢复较快，上部恢复较慢（10s以后才明显下降），20s后温度可大致恢复至开始状态。研究结果证明数值模拟能较好地反映现实情况。     

基于CFD的花卉温室夏季机械通风模拟

为了研究实际花卉温室中夏季机械通风温度场和气流场对于花卉作物生长的影响,采用流体力学软件ANSYS FLUENT 19.0对温室进行三维计算流体动力学(CFD)模拟。通过在温室中布置温度测点,分析夏季机械通风模式下的温度分布规律;采用k-ε模型(RNG)对温室室内小气候进行模拟,离散纵坐标(DO)辐射模型进行室内辐射模拟,控制算法采用PISO算法,压力分散采用体积力加权法;设置求解器进行稳态分析,变量残差收敛的标准设为10^-4。在试验条件下,计算结果与试验结果吻合较好,模拟速度场误差范围在0.5%～24.6%,模拟温度在实测温度附近波动,RMSE=1.982 6,MAE=2.153 4,温度模拟值与实际值的绝对误差最大值小于2.5℃。模拟结果表明,夏季机械通风情况下温度场分布较均匀,适合花卉生长。     

Venlo型温室室内环境数值模拟研究进展

计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）在温室室内环境研究领域的运用越来越普遍。近年来,国内外研究者对Venlo型温室的数值模拟研究做了很全面的工作。总结了前人在网格划分、模型维度及求解模型选取方面的经验,重点阐述了国内外学者对Venlo型温室室内环境数值模拟研究的成果及现状．并讨论了未来温室室内环境CFD模拟研究的方向。