温室机械通风CFD模拟与优化控制研究

发布时间：2017-05-22 10:31

  本文关键词：温室机械通风CFD模拟与优化控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统温室机械通风的控制系统,容易造成温室内部温度突变和分布不均匀的问题。本论文所做工作是应用实验和CFD模拟技术对温室温度场进行研究,利用CFD模拟的温度场信息对控制决策进行优化,并运用变频控制技术实现风机变风量的优化控制,克服了传统控制存在的问题还达到了节能的目的。 1.以商业化的薄膜温室为实验对象,对搭建实验平台进行了详细的阐述。运用实验平台测量了风机工作时的风速、内外遮阳网的遮阳率及有关CFD模拟时要用到的边界条件。并采集了湿帘-风机系统在降温过程中,温室内监测点温度的稳态和瞬态的实验数据。最终对实验的结果进行了总结和分析。 2.在实验的基础上,利用GAMBIT创建了与实验温室尺寸相同的几何模型,结合标准的k-8湍流模型对实验温室湿帘-风机系统降温过程进行了模拟。将模拟结果与实验结果进行了对比分析,获得了温室内部温度场的分布云图及动态特性的更多信息。 3.在经过实验验证模型的基础上,通过修改边界条件实现了温室在不同工作状况和气候条件下的温度场模拟。分析了不同因素如风机风速、遮阳网的开度及湿帘入口的温度对温度场的影响效果。 4.提出了基于气候条件对温室通风施行变风量通风的方法,并应用CFD模拟优化温室通风控制策略的方法。在此基础上,利用PLC和变频驱动技术设计了机械变风量通风系统。
【关键词】：温室 CFD 温度场 机械通风 变风量通风
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH43;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-5
• 目录5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 研究的背景和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状与发展趋势9-11
• 1.3 研究内容和方法11-13
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 研究方法12-13
• 第二章 薄膜连栋温室机械通风降温的实验测试13-24
• 2.1 实验地点与实验温室13
• 2.2 实验方案及内容13-15
• 2.2.1 实验方案13-14
• 2.2.2 实验内容14-15
• 2.3 实验设备方案设计及硬件简介15-18
• 2.3.1 实验设备方案设计15-16
• 2.3.2 硬件部分16-17
• 2.3.3 硬件设备组装17-18
• 2.4 软件部分18-20
• 2.4.1 通讯设置18-19
• 2.4.2 连接19
• 2.4.3 数据采集器程序19-20
• 2.5 实验数据采集20-23
• 2.5.1 实时数据监测20
• 2.5.2 实时数据的采集结果分析20-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第三章 实验温室的CFD数值模拟24-36
• 3.1 薄膜连栋温室机械通风CFD模型的构建24-26
• 3.1.1 实验温室三维几何模型简化24
• 3.1.2 温室几何模型网格划分24-25
• 3.1.3 温度场的热交换过程分析25-26
• 3.2 控制方程的确定及求解方法26-29
• 3.2.1 控制方程的确定26-27
• 3.2.2 湍流模型27-28
• 3.2.3 辐射模型28
• 3.2.4 控制方程的离散与求解方法28-29
• 3.3 温室初始值及边界条件的确定29-31
• 3.3.1 初始值的确定29
• 3.3.2 边界条件的确定29-30
• 3.3.3 边界条件数值及材料物质参数30-31
• 3.4 温室的温度场CFD的稳态模拟结果与试验结果对比分析31-33
• 3.4.1 稳态模拟结果分析32-33
• 3.4.2 模拟结果与试验结果对比分析33
• 3.5 温室的温度场CFD的瞬态模拟与试验结果对比分析33-35
• 3.5.1 CFD的瞬态模拟33-34
• 3.5.2 模拟结果与实验结果对比分析34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 温室内温度场的主要影响因素CFD模拟36-46
• 4.1 薄膜连栋温室几何结构网格划分36
• 4.2 模拟方案的选择及边界条件的设置36-37
• 4.3 稳态模拟及结果分析37-39
• 4.4 瞬态模拟及结果分析39-46
• 4.4.1 不同风机风速对温室内温度场影响39-41
• 4.4.2 不同遮阳网开度对温室内温度场影响41-43
• 4.4.3 湿帘入口处空气温度的不同对温室内温度场影响43-46
• 第五章 温室机械变风量通风控制系统46-57
• 5.1 温室机械变风量通风控制系统方案46-47
• 5.2 硬件系统的构成47-49
• 5.2.1 系统控制单元47-48
• 5.2.2 环境参数采集48
• 5.2.3 执行机构48
• 5.2.4 通信单元48-49
• 5.3 控制系统的优化49-57
• 5.3.1 控制策略优化49-52
• 5.3.2 FLUENT数据自动收发52-54
• 5.3.3 风机转速优化54-57
• 第六章 研究工作总结与展望57-59
• 6.1 研究工作总结57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62-63
• 附录A63-68
• 1. 数据采集器所用程序源代码63-64
• 2. UDF代码64-68
• 附录B68-69
• 在学期间发表的学术论文及研究成果69-70

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