ANSYS-FLOTRAN在機械通風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?shù)拿つ啃?，對一些有針對性的關(guān)鍵技術(shù)、總體設(shè)計方案、解決問題的措施等還研究較少，嚴重影響設(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，通過試驗對整個溫室系統(tǒng)進行整體性的優(yōu)化設(shè)計，得到更適合當?shù)貧夂驐l件的溫室系統(tǒng)。 該論文對機械通風式連棟塑料溫室進行了研究，在試驗研究的基礎(chǔ)上，采用CFD(Compu

2、tationalFluidDynamics，計算流體力學)方法建立機械通風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，風機及內(nèi)遮陽幕的組合使用)機械通風式連棟塑料溫室內(nèi)溫度場和流場的分布情況，并與試驗測試結(jié)果進行對比分析。 分析結(jié)果表明了利用CFD方法進行溫室內(nèi)環(huán)境模擬的可行性、有效性及合理性，同時驗證了該研究中建立的溫室三維CFD模型的合理性，該模型能較準確的反映出溫室內(nèi)溫度場和流

3、場的分布情況。通過對試驗結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)該試驗溫室在溫度場和流場分布上存在問題，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)沿氣流進口方向，氣流流速過高，形成大小不一的渦流，會對植物莖干造成損害；溫室的四個邊角區(qū)域，流場分布非常稀疏甚至接近于零。 針對以上問題，本文中提出了四種溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案(調(diào)整試驗溫室的跨度，棟長以及山墻門打開度)，并對各個優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場進行CFD模擬，預測了溫室

4、內(nèi)部流場的分布情況。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，機械通風式連棟塑料溫室依靠單一的通風方式不能有效的改變溫室內(nèi)部的溫度場和流場的分布情況，會造成溫室內(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，采用風機結(jié)合內(nèi)遮陽的通風方式能有效的改善溫室的內(nèi)環(huán)境。這種通風方式使溫室內(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)溫度場和流場分布較為均勻

5、合理，同時也避免了溫室內(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、風速較高，機械通風方式與自然通風方式相比，在溫室內(nèi)風速方面較優(yōu)，但降溫效果無明顯改善。因此在陰天情況下，應(yīng)盡量少使用風機降溫，以免造成資源的浪費。 4.該研究中建立了機械通風式連棟塑料溫室的三維CFD理論模型，并對溫室內(nèi)溫度場和流場進行了數(shù)值模擬計算，預測了機械通風式連棟塑料溫室的內(nèi)部溫度場和流場分布情況。經(jīng)將

6、數(shù)值模擬結(jié)果和試驗結(jié)果對比表明：使用標準k-ε湍流模型對機械通風式連棟塑料溫室的CFD模擬結(jié)果與實測試結(jié)果吻合較好，結(jié)果證明了在機械通風式連棟塑料溫室進行CFD模擬研究的可行性。 5.針對現(xiàn)有試驗溫室在溫度場和流場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，并對各個優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場做了CFD模擬。通過對各個優(yōu)化方案中溫室內(nèi)流場模擬結(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