基于CFD的畜禽舍熱環(huán)境模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、畜禽舍內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量（風速、空氣溫度、相對濕度）以及有毒有害氣體濃度是影響畜禽健康的重要因素。畜禽舍內(nèi)環(huán)境優(yōu)劣決定著畜禽能否健康生產(chǎn)、畜禽產(chǎn)品是否安全以及畜禽養(yǎng)殖場是否盈利等諸多方面。畜禽舍環(huán)境評估能夠分析出畜禽舍內(nèi)環(huán)境狀況的不足，做到及時發(fā)現(xiàn)及時改進，從而降低養(yǎng)殖場經(jīng)濟損失。本研究采用計算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)來對分娩母豬舍、蛋雞舍熱環(huán)境質(zhì)量進行評估分析，并對蛋雞舍進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。該研究一方面可以為畜禽舍的熱環(huán)境模擬提供一種有效的方法

2、;另一方面可以為科學(xué)設(shè)計畜禽舍通風系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)等提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
　　本研究選擇浙江省代表性分娩母豬舍和籠養(yǎng)蛋雞舍為對象，以計算流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以Navier-Stokes方程作為控制方程組，采用重整化群（RNG）k-ε湍流模型，運用ANSYS Fluent 14.0軟件對畜禽舍內(nèi)的氣流場、溫度場和濕度場進行三維穩(wěn)態(tài)模擬，研究結(jié)果如下:
　　1)以分娩母豬舍為研究對象，運用Fluent軟件對豬舍內(nèi)的氣流場、溫

3、度場和相對濕度場進行模擬。模擬結(jié)果為:由于豬舍濕簾安裝在兩側(cè)墻的西端，氣流在豬舍西端混合形成一股氣流，沿著豬舍縱向運動并由安裝在東墻上的排風機排出，且氣流在進、出風口附近速度較大，其余區(qū)域尤其是豬所在區(qū)域的風速較低，在離西墻5-10米靠近側(cè)墻處有氣流死區(qū)出現(xiàn);舍內(nèi)氣溫隨著氣流流動不斷升高，在氣流末端的豬所在區(qū)域溫度較高，達到34℃，豬舍上部氣溫比下部氣溫低;相對濕度則與溫度趨勢相反，在入口處由于濕簾的蒸發(fā)散濕導(dǎo)致濕度很大(87.5％)，

4、在末端由于溫度的提升，相對濕度隨之降低。這種縱向濕簾通風降溫模式在高溫夏季不能很好滿足分娩母豬和仔豬對環(huán)境的要求。
　　2)以蛋雞舍為研究對象，運用Fluent軟件對濕簾縱向通風系統(tǒng)下舍內(nèi)氣流場和溫度場進行三維穩(wěn)態(tài)模擬。模擬結(jié)果為:濕簾入口處和風機出口附近的氣流流速較大，中間區(qū)域（尤其是在靠近雞籠的地方）的氣流速度非常小，由于側(cè)墻上安裝的兩小塊濕簾使得在靠近這兩塊濕簾處出現(xiàn)明顯通風死區(qū)，且死區(qū)大小與側(cè)墻上的濕簾面積成正比;溫度隨著

5、空氣流動不斷的增加，在通風不良的地區(qū)（蛋雞所在區(qū)域）熱量不斷積累，易對蛋雞產(chǎn)生熱應(yīng)激，舍內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在通風末端，達到32℃。這種縱向濕簾通風降溫模式在高溫夏季不能很好滿足籠養(yǎng)蛋雞對環(huán)境的要求。此外，針對現(xiàn)有通風降溫方式的不足，提出了兩種改進模式:第一種為移除側(cè)墻上的濕簾，并取等面積濕簾安裝于西側(cè)端墻上;第二種為移除所有濕簾并將濕簾整體安裝于兩側(cè)墻的中間部位。通過對改進模型的模擬和對模擬結(jié)果的比較分析，得出:改進模式l下的氣流速度是三種