ANSYS-FLOTRAN在機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室的應(yīng)用研究.pdf

1、溫室已發(fā)展成為現(xiàn)代園藝設(shè)施中最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建筑設(shè)施之一。當(dāng)前我國在現(xiàn)代大型溫室技術(shù)應(yīng)用和生產(chǎn)方面尚存在相當(dāng)?shù)拿つ啃?，?duì)一些有針對(duì)性的關(guān)鍵技術(shù)、總體設(shè)計(jì)方案、解決問題的措施等還研究較少，嚴(yán)重影響設(shè)施園藝效益的提高。為了使我國的溫室有更大的發(fā)展，必須在前人研究的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)對(duì)整個(gè)溫室系統(tǒng)進(jìn)行整體性的優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到更適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的溫室系統(tǒng)。 該論文對(duì)機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室進(jìn)行了研究，在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用CFD(Compu

2、tationalFluidDynamics，計(jì)算流體力學(xué))方法建立機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室的三維CFD理論模型，并應(yīng)用CFD模型模擬了不同外界條件下(包括：天氣狀況，風(fēng)機(jī)及內(nèi)遮陽幕的組合使用)機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的分布情況，并與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 分析結(jié)果表明了利用CFD方法進(jìn)行溫室內(nèi)環(huán)境模擬的可行性、有效性及合理性，同時(shí)驗(yàn)證了該研究中建立的溫室三維CFD模型的合理性，該模型能較準(zhǔn)確的反映出溫室內(nèi)溫度場(chǎng)和流

3、場(chǎng)的分布情況。通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)該試驗(yàn)溫室在溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布上存在問題，主要是溫室第2棟內(nèi)溫度較高，且氣流分布稀疏，流速很低；第1、3兩棟內(nèi)沿氣流進(jìn)口方向，氣流流速過高，形成大小不一的渦流，會(huì)對(duì)植物莖干造成損害；溫室的四個(gè)邊角區(qū)域，流場(chǎng)分布非常稀疏甚至接近于零。 針對(duì)以上問題，本文中提出了四種溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案(調(diào)整試驗(yàn)溫室的跨度，棟長以及山墻門打開度)，并對(duì)各個(gè)優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行CFD模擬，預(yù)測(cè)了溫室

4、內(nèi)部流場(chǎng)的分布情況。通過上述研究可以得出以下結(jié)論： 1.武漢地區(qū)的夏季溫度較高，機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室依靠單一的通風(fēng)方式不能有效的改變溫室內(nèi)部的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的分布情況，會(huì)造成溫室內(nèi)的局部區(qū)域高溫、氣流流速較小、四邊角區(qū)氣流分布過于稀疏等不良現(xiàn)象。 2.在夏季晴天高溫條件下，采用風(fēng)機(jī)結(jié)合內(nèi)遮陽的通風(fēng)方式能有效的改善溫室的內(nèi)環(huán)境。這種通風(fēng)方式使溫室內(nèi)外空氣交換速度加快，快速帶走溫室內(nèi)的高溫氣流，溫室內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布較為均勻

5、合理，同時(shí)也避免了溫室內(nèi)部上下溫度梯度較大和溫室邊角區(qū)氣流流速過低的現(xiàn)象。 3.在夏季陰天條件下，室外溫度較低、風(fēng)速較高，機(jī)械通風(fēng)方式與自然通風(fēng)方式相比，在溫室內(nèi)風(fēng)速方面較優(yōu)，但降溫效果無明顯改善。因此在陰天情況下，應(yīng)盡量少使用風(fēng)機(jī)降溫，以免造成資源的浪費(fèi)。 4.該研究中建立了機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室的三維CFD理論模型，并對(duì)溫室內(nèi)溫度場(chǎng)和流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，預(yù)測(cè)了機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室的內(nèi)部溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布情況。經(jīng)將

6、數(shù)值模擬結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明：使用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型對(duì)機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室的CFD模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)試結(jié)果吻合較好，結(jié)果證明了在機(jī)械通風(fēng)式連棟塑料溫室進(jìn)行CFD模擬研究的可行性。 5.針對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)溫室在溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布方面存在的問題，在該研究中提出了四種溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，并對(duì)各個(gè)優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場(chǎng)做了CFD模擬。通過對(duì)各個(gè)優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場(chǎng)模擬結(jié)果分析研究發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化方案3(單跨跨度為8m、棟長為24m、山墻門打開度為2m×2