設(shè)施園藝塑料溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)與通風(fēng)降溫系統(tǒng)的研究.pdf

1、我國塑料溫室面積居世界第一，總占地面積達(dá)230萬公頃。塑料溫室作為實(shí)現(xiàn)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要生產(chǎn)設(shè)施，其基本屬性是具有抵御自然災(zāi)害的保護(hù)性，和生產(chǎn)過程對各種資源利用的集約性，為作物栽培提供適宜的小氣候環(huán)境，創(chuàng)造后天的增產(chǎn)潛力等。同時(shí)也為提高作物品質(zhì)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的栽培管理提供保障。本論文研究內(nèi)容來自于浙江省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“設(shè)施園藝實(shí)用智能化溫室研究與開發(fā)(N0.02111102542)的研究課題。溫室圍護(hù)設(shè)施與內(nèi)部調(diào)控裝備是實(shí)現(xiàn)環(huán)境調(diào)節(jié)功能

2、的基本保障，它在整個(gè)設(shè)施中占據(jù)絕大部分成本。因此，本文主要圍繞溫室圍護(hù)設(shè)施的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，內(nèi)部配套的調(diào)控系統(tǒng)作展開研究。主要的研究內(nèi)容和研究結(jié)果包括：
　　 (1)塑料溫室薄膜承載性的非線性有限元分析：通過對溫室薄膜進(jìn)行單軸拉伸實(shí)驗(yàn)，研究確定農(nóng)膜材料的本構(gòu)模型；針對溫室薄膜在結(jié)構(gòu)受力分析中的不穩(wěn)定性，引入人工剛度，加強(qiáng)計(jì)算的收斂穩(wěn)定性，并應(yīng)用非線性有限元，建立溫室薄膜荷載效應(yīng)分析的計(jì)算模型。此外結(jié)合國內(nèi)外建筑膜結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范，探討塑料

3、溫室結(jié)構(gòu)承載設(shè)計(jì)的安全系數(shù)的取值問題。
　　 (2)塑料溫室拱結(jié)構(gòu)非線性極限承載力的分析：塑料溫室拱結(jié)構(gòu)的承載力對初始缺陷很敏感。研究探討建立溫室拱結(jié)構(gòu)初始缺陷的模型，根據(jù)一致缺陷模態(tài)法，按最小特征值屈曲模態(tài)分布，并控制其最大值的方法確定。對極限承載力計(jì)算。考慮幾何與材料雙重非線性的情況，采用弧長法跟蹤整個(gè)荷載-位移全過程平衡路徑的方法，確定極限承載力。并以華東型連棟塑料溫室為實(shí)例，作雪載工況的分析，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際承載力相吻合。

4、
　　 (3)為研究塑料溫室結(jié)構(gòu)在不同階段的實(shí)際承載特性，對普通單棟管棚溫室進(jìn)行結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn)，測定加載過程中各測點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變以及位移變化量。通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，基本反映出塑料溫室的結(jié)構(gòu)承載經(jīng)歷線彈性、大位移、材料彈塑性、屈曲失穩(wěn)破壞的各過程。根據(jù)這些不同階段的結(jié)構(gòu)受力特征，在計(jì)算中引入幾何非線性與材料非線性因素，與必要的缺陷模型后，得到的各計(jì)算值與在加載各階段測定的實(shí)驗(yàn)值有很好的一致性。
　　 (4)應(yīng)用CFD數(shù)值風(fēng)洞

5、方法，研究了塑料溫室表面的風(fēng)壓分布，采用realize k-ε湍流模型，在構(gòu)建的數(shù)值風(fēng)洞中，對全尺度三連棟的塑料溫室模型，進(jìn)行多工況分析。計(jì)算得到的表面風(fēng)壓值換算成體型系數(shù)后，與國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的成果作比較得出：在溫室全封閉工況下，溫室表面風(fēng)壓的總分布特征，以及在迎風(fēng)面與前緣部位的數(shù)值與規(guī)范具有很好的一致性；在溫室側(cè)窗有不同開度的工況下，由風(fēng)致內(nèi)壓而引起風(fēng)壓值的改變，其變化值與規(guī)范建議范圍相一致。研究結(jié)果表明：溫室CFD數(shù)值風(fēng)洞模擬可提供

6、具有參考價(jià)值的風(fēng)壓值與分布特征，為風(fēng)壓在規(guī)范建議值范圍內(nèi)進(jìn)行明確取值提供依據(jù)。
　　 (5)探討適合于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，設(shè)施園藝實(shí)用智能化溫室的技術(shù)開發(fā)與集成。內(nèi)容包括主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方法，采用多態(tài)控制的混合式通風(fēng)系統(tǒng)與組合降溫系統(tǒng)，基于現(xiàn)場總線技術(shù)-CAN總線的溫室計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)與管理軟件，基于Web技術(shù)的栽培管理系統(tǒng)。提出基于多態(tài)原則的溫室降溫與通風(fēng)系統(tǒng)，改善系統(tǒng)的氣候適應(yīng)性與運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性問題。通過對混合式通風(fēng)系統(tǒng)的溫室