典型天气情况下含内拱棚的日光温室 温湿度分析与稳态模拟

为研究内蒙古地区含有内拱棚的日光温室内温度、湿度在不同天气条件下的变化分布规律,采用密集布点的方式采集温室内一个竖直截面内的空气、土壤的温湿度数据,并采用计算流体动力学(CFD)的方法对试验数据进行稳态模拟。数据分析及试验模拟表明:(1)含有内拱棚的日光温室在打开通风口后可以有效地降低温室内空气湿度且作物冠层区域的温度仍然维持在作物生长所适宜的范围内。(2)晴天时温室内的热量源于外界的日光辐射,雪天时温室内的热量源于内部土壤和黏土墙的辐射放热。(3)模拟结果显示,晴天正午在内拱棚下部区域和作物冠层跨度方向的中间位置湿度高于其他区域,说明在该区域有水分聚集。雪天正午日光温室内的湿度分布均匀,不论在高度上还是在跨度上都没有明显差异。(4)模拟结果与实测数据对比误差不超过5%,证明了本试验所用温室模型的可靠性。     

日光温室作物冠层温湿度时空分布及预测模型

为了研究日光温室内部作物冠层区域温湿度分布及变化规律,以内蒙古呼和浩特市内保温型日光温室西芹作物冠层为研究对象,采用传感器密集布点的方式测试作物冠层处温湿度,针对日光温室作物冠层不同位置温湿度变化规律相似的情况,通过Elman神经网络预测作物冠层不同位置的温湿度情况。结果表明:作物冠层垂直温湿度差可达10.24℃,12.97%。在有光照(起帘)时期,作物冠层不同位置温湿度差异相对较大,温度由上到下总体呈现从高到低、湿度由低到高的分布,在无光照(闭帘)时期则温湿度差异较小,基本与启帘时期呈现相反分布。优化后的Elman神经网络能够较准确预测作物冠层处温湿度。该预测模型可在保证温度、湿度均方根误差分别小于0.8、1.5的情况下预测未来一周的作物冠层温湿度,该研究对日光温室内作物冠层部分温湿度监测与控制具有指导意义。     

日光温室边际土壤温度试验及模拟研究

以内蒙古标准"三立一坡"型日光温室为研究对象,对距离南侧边际0~350cm,深0~55cm范围内的土壤温度进行实测,绘制了有内拱棚以及无内拱棚测试土壤层温度特性曲线,并分析了土壤温度边际效应随外界环境变化的规律,同时建立一种含有内拱棚的日光温室南侧区域土壤温度计算模型。结果表明:除南侧边际10cm测点外,内拱棚的增加对5cm土壤层温度平均提升1.7℃左右,对25cm处土壤层温度平均提升1℃左右,而对于深度55cm处的土壤温度几乎没有影响。在距南侧边际70cm处增加内拱棚,不仅有效推迟边际界点内移,而且当室外温度降至均值-18℃,含拱棚的日光温室边际界点比不含内拱棚的小于60cm左右。采用Gambit建立模型,运用流体力学CFD(computational fluid dynamics)模拟含内拱棚不同土壤层温度,此模型能够较准确的模拟日光温室南侧边际不同层土壤温度,为种植作物提供有效理论依据。