连栋玻璃温室天沟结构对栽培区光环境的影响分析

为降低北方地区连栋温室冬季生产能耗、提高温室保温性能,设计了大斜面外保温连栋玻璃温室,即寿光型智能玻璃温室。该温室采用大天沟设计,安装了外保温被及传动机构,因此形成了较宽的遮阴带,影响了栽培区的太阳辐射及温室透光率。为分析天沟尺寸对室内光环境的影响,构建了连栋温室天沟对温室栽培区内不同位置辐射强度影响的动态模型,并基于该模型对室内光环境进行了均匀性与敏感性分析。结果表明：天沟结构对栽培区内日累积辐射平均值的影响程度从大到小依次为天沟间距、天沟宽度、天沟垂直厚度和天沟高度;寿光型智能玻璃温室的天沟设计为相邻两天沟间距12.00m、天沟水平宽度1.60m、垂直厚度0.86m、天沟下沿离地面高度6.30m,可以保证栽培区内最佳的光照均匀性。不同情景下的模型模拟结果表明,为确保栽培区内光照均匀性,在栽培区内辐射强度变异系数最小的情况下,山东省寿光地区温室天沟高度、天沟垂直厚度之和与天沟间距、天沟宽度之和的比值在0.49～0.54之间。本研究可为寿光型智能玻璃温室在不同地区的设计应用提供理论依据。     

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。     

冬季加温条件下Venlo型温室室内小气候变化规律分析

以长江中下游地区冬季采取加温措施的Venlo型玻璃温室为研究对象,利用高精度环境温湿度参数自动测量设备,对温室内不同高度气温、相对湿度以及不同深度土壤温度进行连续性监测。通过实测数据分析,对晴天、多云和阴雨多种天气下的室内气温、相对湿度及室内土壤温度在时间和空间分布上的变化规律进行了研究,旨在为连栋玻璃温室的冬季生产管理提供决策依据。     

谈谈玻璃温室

玻璃温室是指以玻璃为采光材料的温室,在栽培设施中玻璃温室是透光率最高、使用寿命最长的一种温室形式,适于在多种地区和不同气候条件下使用。 　　1.玻璃温室的分类 　　(1)按建筑造型不同,分为单坡面温室、山形双坡面温室、拱形屋面温室、双坡不对称屋面温室、球形屋顶温室和异形温室。 　　(2)按屋面跨度不同,分为大屋面温室和小屋面温室。相对于大屋面温室（通常是每一建筑跨度内有一套屋面系统）,小屋面温室的建筑跨度可能很多,但屋面跨度相对较小,常常在每个建筑跨度上有多个相同的屋面系统,如 6.4 m跨度的小屋面温室,就…     

作物高度对温室自然通风影响的CFD分析

近年来,随着计算机性能和技术的发展,计算流体力学在设施农业中得到了广泛的应用。为此,基于CFD数值方法 ,在Venlo型温室自然通风条件下,对不同作物高度的室内气流和温度分布进行了数值模拟。结果表明:不同作物高度对温室自然通风气流速度变化影响显著;室外风速1.5m/s时,温室高度1.2m处室内气流速度低于0.2m/s;作物高度对温室内沿跨度方向温度阶梯变化影响较大,作物高度越高,温度阶梯变化越明显。最后,根据仿真得到不同作物高度自然通风温室1.2m高水平面的平均温度,得出作物高度对自然通风温度的影响规律。     

玻璃温室自然通风热环境时空分布数值模

温室内温度的时空分布及变化与外界气候环境之间有较强的耦合性.以Venlo型两连栋空玻璃温室为研究对象,基于计算流体动力学(CFD)技术,应用离散坐标(DO)辐射模型对温室内温度时空分布及变化进行了3-D稳态数值模拟与试验验证.结果表明:白天各时刻空温室内平均温度的模拟值与实测值吻合良好,最大相对误差为11.3%,平均相对误差为7.6%;温室内温度的空间分布梯度明显,作物区温度分布比较均匀,约在28.5～28.8℃左右.DO辐射模型模拟太阳辐射对玻璃温室内热环境的影响是可行的.     

锯齿形连栋塑料温室的力学分析和结构优化

针对锯齿形连栋塑料温室的安全和经济设计要求,利用结构有限元分析软件,采用齿行法最优准则方法,对连栋塑料温室结构主构件参数进行优化设计。分析结果表明,各结构主要构件的材料强度利用率得到提高,优化设计后连栋塑料温室主立柱、主拱架和副拱架的材料强度利用率比优化前分别提高了23.69%,12.26%和2.57%;温室单位面积平均用钢量由优化前的4.625 2kg/m2降为优化规整后的4.540 6 kg/m2,节省钢材0.084 6 kg/m2,而承载能力得到大幅提高。     

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.     

不同跨度组装式日光温室光热环境性能研究

为研究跨度对组装式日光温室温光环境的影响,选取8m、9m和10m跨度的组装式日光温室,以当地普通日光温室为对照,进行温室环境温度、光照性能观测和墙体热工性能分析。结果表明:各组装式日光温室墙体热稳定性远低于普通温室,平均最低温度较普通日光温室低1.27℃~5.30℃;组装式温室保温和采光性能随跨度增加而减小,1月份,8m跨度组装温室平均最低温度较9m和10m跨度温室高1.33℃和4.04℃,透光率高1.93%和7.67%,室内外最低温度差可达30.09℃;组装温室随跨度增大,室内温度变化越剧烈。综合分析认为,冬季组装式温室中8m跨度温室综合保温性能最好,组装式温室的保温性能随温室跨度的增加而下降,组装温室在没有辅助热源加温的情况下,不宜过度增加跨度。     

基于分叉结构的穹顶温室试验与仿真优化

基于最优穹顶温室缩尺模型承力面面积比例分配计算得上3层横梁及竖梁相应荷载,在ANSYS中进行逐级静力仿真,与雪载模拟应变试验对比,结果表明,微应变与加载质量呈线性相关,试验相关系数为0.9932~0.9999,仿真相关系数为0.9948~1,仿真与试验微应变相对误差为1.840%～8.386%,仿真方法可靠。对1层横梁和竖梁在网格尺寸为10、12、16、18、20mm时进行静力仿真,结果表明,模型半径在0.24m时,适宜的网格尺寸为16～18mm。在ANSYS中,采用同样方法计算仿真加载值,对半径6m的穹顶温室12组方案进行初选、线性屈曲、力学校验（刚度、强度、稳定性）等逐步分析,得到共4层、第1层梁数为8、混合分叉结构为最优方案;对半径12、18m的穹顶温室最优结构进行屈曲仿真,结果表明,在水平荷载作用下1阶初始模态缺陷明显,在竖直、水平荷载作用下,非线性屈曲荷载平均为线性屈曲荷载的0.37、0.57倍,说明有必要对大跨度穹顶温室进行非线性屈曲分析,以保证其结构足够稳定;力学校验皆合格,且半径为6、12、18m温室的稳定性校验值在组合2作用下分别为组合1作用下的1.89、2.26、2.33倍,强度在2种组合作用下差别不大;与1152m2 Venlo型连栋玻璃温室相比,3种尺寸温室单位体积用钢量可节约40.11%～59.34%。     

机械通风条件下玻璃温室热环境数值模拟

利用CFD方法对机械通风条件下温室内热环境进行建模,在模型中考虑了作物、太阳辐射和热辐射,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法的有限体积法对流场微分方程进行离散,对室内流场和温度变化以及分布进行了数值模拟.通过在Venlo型温室采集关键位置的温度和速度数据,与仿真结果比较发现测试点的温度误差除少数外均控制在3 ℃之内,相对误差控制在10%之内,验证了建立CFD模型的有效性.     

温室滴灌系统支管水力性能及简化计算研究

我国温室产业近年来发展迅猛,由于面积、种植结构与密度等与大田差异较大,沿用大田滴灌系统的设计方法已不适宜,需要根据温室的具体条件确定设计方法。根据我国普通单栋温室情况,通过室内试验研究分析了入口压力、支管长度、毛管间距3个因素对滴灌系统中支管沿程压力分布的影响。结果表明:支管沿程压力分布的均匀性随支管长度的增加、毛管间距和首部压力的减小而降低。结合滴头的水力特性参数得出支管上的最大允许压力偏差为30.85%。毛管间距0.6、0.9和1.2m条件下,满足水力偏差要求的单栋温室支管最大铺设长度分别为20、40和60m。运用量纲分析方法将影响支管水头损失的基本量导出为3个无量纲量υd/ν、υ2/(g d)和L d/s2,通过多元回归建立支管水头损失的经验预测模型(R2=92.4%)。分析了支管能坡曲线的函数形式,回归得到了支管水头损失比和沿程压力分布模型。以上模型预测值与实测数据拟合效果良好,可用于温室滴灌系统水力计算及规划设计。     

河南省钢骨架塑料大棚拱架结构标准化设计研究

为促进河南省塑料大棚的标准化发展，科学指导其设计和建造，以《温室结构荷载设计规范》中规定的河南省18个地区钢骨架塑料大棚为研究对象，利用Ansys Workbench软件分别建立了不同跨度下（8、10、12、14 m）7种常用拱架材料设计的塑料大棚模型，对比了河南省18地区不同跨度不同拱架材料塑料大棚在不同荷载组合下的节点最大应力，筛选出控制荷载和最不利荷载组合，然后利用最不利荷载组合下的承载能力极限状态验算了其安全性，给出了河南省塑料大棚拱架材料规格选型建议。结果表明：河南省18地区中，栾川、南阳、商丘和固始4地塑料大棚的控制荷载是雪荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.2×不均匀雪荷载，其他14地区塑料大棚的控制荷载为风荷载，最不利荷载组合为永久荷载+1.0×风荷载。在河南省18地区中，风荷载是塑料大棚的首要不利荷载，对塑料大棚的安全性影响最大，其次是雪荷载。在建立24个塑料大棚模型，模拟计算河南省18地区最不利荷载组合的节点最大应力，共432组安全性验算分析的基础上，提出了适用于河南省18地区不同跨度塑料大棚不同风荷载等级下的材料规格选择建议，具有广泛的适用性。     

华北地区冬季温室植物冠层温度建

基于温室内植物冠层能量平衡关系,建立了与温室内、外气象条件和温室结构相关的冠层温度模拟机理模型,并在华北地区文洛型温室内对该模型进行了试验验证.结果表明:模型能较好地模拟冬季温室内植物冠层温度,模拟值和实测值之间的相关系数为0.797 5,均方根误差为1.3℃.建立了冠层温度的BP神经网络模型,模型相关系数为0.783 5,均方根误差为0.6℃.在所建神经网络模型基础上,运用敏感性分析法对影响冠层温度的各因素进行重要性分析和排序,得出影响冠层温度的最重要因子是室内温度,其次为蒸腾速率、室外太阳辐射和室内相对湿度.     

立体旋转式育秧架设计与优化

为解决传统育秧方式占地面积大、温室育秧资源利用不充分等问题,研制了一种立体旋转式育秧架。育秧架创新性地采用转辊式结构,可保证育秧托盘始终保持与地面平行的姿位绕中心轴转动,实现对育秧温室内光、温、空气等资源的均衡利用。利用ANSYS对育秧架的主要承力部件—育秧托盘进行了应力分析和优化设计,结果表明:优化后旋转式育秧架最大形变量降低了43.95%,所受最大应力降低了78.80%。育秧效率分析结果表明:采用立体旋转式育秧架进行育秧单棚育秧效率可提高83.27%。本研究对培育优质秧苗、提高水稻机械化生产水平具有重要意义。     

现代玻璃温室智能气动天窗系统设计与研究

为满足现代温室对室内环境越来越高的要求，采用快速、安全、可靠、低成本的气动自动化技术设计气动天窗系统，可以实现天窗系统开闭与开度的自动化调控。为此，讨论了气动天窗系统的原理，得出了驱动气缸负载模型以及各级风速下气缸负载特性，探讨了该系统可行性和特点。与传统技术比较，气动系统完全可以取代机械式开天窗，而且结构简单，操作方便，位置控制精度高，天窗开度和通风面积显著增加，增强了利用自然通风调节温室环境的能力。     

温室三七收获机有限元分析

根据三七种植新农艺的要求,设计了一款应用于温室种植模式的三七收获机。为提高其工作性能,利用ANSYS有限元软件进行有限元分析,获取在静载荷作用应力、变形的大小及分布情况。结果表明:应力集中发生在电机安装位置及车架纵梁连接处,最大变形发生在车尾处,机架强度符合要求。对机架进行模态分析,获得其固有频率并进行谐响应分析,分析可知:在频率15Hz时电机安装位置处可能发生共振,此时电机安装位置处应力和位移达到最大,最大应力为4.34MPa,最大位移为2.03mm,机架满足激励载荷下的强度要求。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘阻力5 000N,挖掘铲最大变形量为1.334 4mm,最大应力为20.894MPa。本文为后续温室三七收获机的减振以及机架、挖掘铲优化提供了理论依据。     

南方蓝莓智能温室促早熟生产多因子协调控制技术

为达到蓝莓提前上市、获得更大经济效益的目的,本团队将南方蓝莓移至环境可控型智能温室中试验生产,探索研究出南方蓝莓智能温室促早熟生产控制技术.首先从蓝莓物候期、品种特点、土壤pH、水肥灌溉方式、小气候环境区间等方面进行了较为详细全面的调研与总结,明确了无土栽培蓝莓全周期管理要点和环境调控范围;接着基于Venlo型温室对蓝...     

基于NASTRAN的玉米播种机机架振动有限元模态分析

为了解决玉米播种机机架在播种过程中产生复杂振动变形而影响播种株距均匀性的问题,以自主研发的2BFQ 2型山地小型玉米播种机为研究对象,用UGNX75软件建立机架的三维模型和有限元模型,然后应用NASTRAN求解器分析机架的各阶模态,最后计算出机架的固有频率、总振幅和主振型,并输出各阶频率位移云图。该研究结果为机架后续的设计和减振分析提供了理论依据,对稳态播种和提高播种株距的均匀性具有重要的理论意义。      

基于载荷特性的玉米收获机车架有限元分析与试验

玉米收获机作为一种大型复杂的农业机械,其各工作部件与车架的连接和支承方式复杂。针对国内某款玉米收获机,基于各总成部件与车架的连接方式和载荷布置特点,提出了一套适用于其车架的有限元载荷施加方法。然后在车架表面选择8个测点粘贴应变片,通过整机装配实现车架的加载,在静态空载和静态满载两种工况下测试车架各测点的应力,对比分析有限元计算结果和试验结果：各测点有限元分析值和试验值应力变化趋势基本一致,除测点1试验值与有限元分析值相对误差较大,其他测点相对误差都在20%以内,从而验证了玉米收获机车架有限元模型加载方法的可行性。