蔬菜大棚內(nèi)部流場三維紊流數(shù)值模擬及大棚斷面優(yōu)化研究.pdf

1、隨著中國市場經(jīng)濟體制的確立,以及農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,大棚蔬菜得到了飛速的發(fā)展.因此,研究大棚的斷面型式對于大棚蔬菜生產(chǎn)的影響,具有十分現(xiàn)實的意義和經(jīng)濟價值.然而,對于蔬菜大棚形狀的選取,以往一般是根據(jù)經(jīng)驗選擇而缺乏科學(xué)的理論研究證明.隨著計算流體動力學(xué)理論和技術(shù)的迅速發(fā)展,應(yīng)用三維紊流數(shù)值模擬方法來研究大棚內(nèi)部流場的運動情況研究已成為可能,大棚內(nèi)部流場具有典型的三維紊流特征,其計算建立在三維流動的理論基礎(chǔ)上更加合理.該文采用流體動力學(xué)

2、三維紊流模型對大棚內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬.大棚內(nèi)部三維流動模擬的控制方程為雷諾平均Navier-Stokes方程,并以紊流模型使方程封閉.近壁流動采用壁面函數(shù)法,方程離散采用控制體積法.對動量方程的求解,壓力與速度的耦合關(guān)系采用壓力修正法SIMPLE系列算法,變量的布置采用交錯網(wǎng)格系統(tǒng).該文對拱型、屋脊型、拋物型、斜頂型大棚這四種斷面型式的大棚采用上述紊流模型,對其內(nèi)部流場的流動進(jìn)行了數(shù)值模擬.并在流場計算結(jié)果的基礎(chǔ)上提出了大棚一次換氣時

3、間這一新的概念,并給出了其計算模型及求解方法.大棚換氣時間的基本計算思想為:在各個大棚進(jìn)口內(nèi)部隨機放置若干示蹤粒子,算出其到達(dá)大棚出口處的時間,求其平均值,即可認(rèn)為大棚一次換氣時間.計算結(jié)果表明:斜頂型大棚換氣時間最短,拋物型大棚次之,拱形大棚再次之,屋脊型大棚換氣時間最長.綜合蔬菜大棚流場的三維數(shù)值模擬及換氣計算結(jié)果以及大棚的實際利用效率,該文認(rèn)為拱型大棚斷面型式最優(yōu).計算結(jié)果表明:該文所采用的蔬菜大棚內(nèi)部流場流動的三維數(shù)值計算方法及