基于MATLAB日光溫室土壤二維傳熱模型的建立與應(yīng)用.pdf

1、日光溫室作為我國冬季蔬菜生產(chǎn)的一種重要設(shè)施，近些年在我國各地面積增長速度很快，具有較好的保溫蓄熱能力，能給作物冬季生產(chǎn)提供較好的環(huán)境條件。但是，由于各地環(huán)境條件、設(shè)施結(jié)構(gòu)、栽培作物、管理水平的不同，使得日光溫室的生產(chǎn)能力差異很大。因此，如何選擇和建造適宜的日光溫室，優(yōu)化溫室的環(huán)境條件，提高設(shè)施作物生產(chǎn)效率，一直是設(shè)施栽培生產(chǎn)中面臨的重要問題。
　　針對這個問題，我國的研究者們進(jìn)行了大量的溫室熱環(huán)境理論的探討和研究，發(fā)現(xiàn)日光溫室的地

2、溫條件對環(huán)境條件的改善起著關(guān)鍵性的作用。本文在對河北省各地溫室結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)條件的調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，以日光溫室地下溫度作為研究對象，建立了地下熱、水、氣運動的耦合二維非穩(wěn)態(tài)傳熱傳質(zhì)模型，定量地分析溫室內(nèi)地下二維溫度變化。與以往的溫室熱環(huán)境分析方法不同，該模型引入了蔬菜作物栽培條件和溫室灌溉條件等相關(guān)參數(shù)，更加準(zhǔn)確分析了各因素對溫室地溫的綜合影響。并且，利用新建模型對番茄栽培的下沉式溫室的下沉深度進(jìn)行了分析。本文研究主要內(nèi)容和結(jié)論如下:

3、r>　　在系統(tǒng)分析了溫室熱環(huán)境數(shù)學(xué)建模的理論基礎(chǔ)上，結(jié)合前人的部分研究成果，對溫室內(nèi)外環(huán)境條件、溫室結(jié)構(gòu)、作物生長高度、栽培密度等參數(shù)進(jìn)行分析，建立了計算日光溫室內(nèi)地面實時獲得的太陽總輻射量的方程。
　　根據(jù)日光溫室熱環(huán)境變化特點，土壤內(nèi)熱傳導(dǎo)、對流換熱和相變換熱三種傳遞方式的研究分析，確定地下模擬計算區(qū)域并網(wǎng)格劃分，在此基礎(chǔ)上建立了溫室土壤傳熱傳質(zhì)耦合模型。通過輸入外界環(huán)境參數(shù)、溫室結(jié)構(gòu)參數(shù)、作物生長高度、作物栽培密度、溫室內(nèi)土

4、壤飽和度以及土壤本身的物理參數(shù)，并運用MATLAB軟件對模型中的線性方程組進(jìn)行數(shù)值求解，模擬溫室地下溫度分布。
　　通過對保定定興試驗溫室溫度連續(xù)三個月的實測值與模擬值對比分析表明，模型能較好的模擬寒冷季節(jié)日光溫室地下橫剖面的溫度。模擬室外陰天情況下，實測值與模擬值平均絕對誤差為0.9℃，平均相對誤差為7.8％;模擬室外晴天情況下，實測值與模擬值平均絕對誤差僅為0.4℃，平均相對誤差為2.8％。結(jié)果表明模型模擬值與實測值吻合度較好