不同通风方式下大肩高玻璃温室温度场CFD分析与试验研究

发布时间：2020-05-01 10:27

【摘要】：本文以6m肩高连栋玻璃温室为研究对象,开展在夏季不同通风方式下室内风速和温度分布的试验研究。在试验的基础上,采用CFD方法建立6m肩高温室在自然通风和湿帘风机强制通风工况下的三维CFD数值模型,并将模拟结果与试验结果进行对比验证。利用CFD模型进一步探讨温室肩高、温室面积和环流风机安装参数等因素变化对温室气流场和温度场的影响,为夏季温室的生产调控和结构设计提供理论支持。主要研究内容和结果如下:(1)开展6m肩高温室夏季不同通风方式下降温试验研究,分析了6m肩高试验温室封闭状态、开启顶窗+侧窗、顶窗+侧窗+内外遮阳网等通风工况下室内环境分布。试验结果表明:在室外温度30℃时,温室封闭状态下作物冠层温度达到44℃,需立即通风降温。采用顶窗+侧窗组合通风后,冠层温度下降10℃,但仍比室外高4℃,室内作物层温度始终最低,1~4m高度上温差2℃。增加内外遮阳网后,室内温度可降至与室外相近,室内高度方向上温度差减小,约1.2℃。同时得出内外遮阳网的使用会阻碍了空气流动,影响温室内外空气的交换。(2)分析了6m肩高温室在机械通风工况下降温效果,结果表明:开启湿帘风机后降温效果明显,在室外36.6℃时,室内作物高度温度可降低至30.8℃,比室外低5.8℃。在温室高度方向上1~4m高度温差可达5.2℃,温室由北向南温度逐渐上升,在距湿帘10~30m距离上温差为1℃。同时得出使用湿帘风机降温后室内湿度达到90%以上。故使用湿帘风机一段时间后,需定期进行除湿。(3)针对试验6m肩高连栋玻璃温室,通过对温室物理模型适当简化,选择合适的计算域、湍流模型、辐射模型、作物模型和温室模型的边界条件,建立了6m肩高温室CFD模型。对模拟结果进行验证,结果表明:自然通风时模拟值和试验值最大相对误差为3.42%,平均相对误差2.13%,湿帘风机强制通风时最大相对误差6.70%,平均相对误差为2.87%,表明所建立的CFD模型有效。(4)利用CFD模型进一步探索自然通风工况下温室肩高和面积变化对室内环境的影响,结果表明:随着肩高由3.8m增加到6m,室内不同高度上温度都得到降低。在室外温度33℃时,6m肩高温室作物冠层温度均值为37.2,℃,比3.8m肩高温室低0.6℃。增大温室面积后室内风速提高,在室外环境33℃时,温室2m高度东西温度均值为37℃,比增大面积前降低0.4℃,同时在温室东西方向上温度分布更加均匀。分析还发现温室侧窗对温室内部温度的影响空间大约为两个屋面,随着温室面积的增大,侧窗所起的作用越来越小,主要通过顶窗与外界进行通风换热。(5)分析了环流风机布置对湿帘风机强制通风降温效果的影响,研究结果表明:增加环流风机可使湿冷空气在从湿帘向风机方向运动时实现“接力”,提高湿帘风机系统的降温范围。在室外温度36.6℃时,相比于仅开启湿帘风机,增加环流风机后室内作物冠层南北温度差减小0.5℃,32℃以下区域增加了20%。同时得出不同横向截面上环流风机按相反方向布置时室内冷热空气混合更好,温度分布更加均匀。
【图文】：

(a)温室外部结构 (b)温室内部环境图 2.1 试验 6m 肩高温室结构Fig2.1 The Structure of Experimental 6m Greenhouse连栋玻璃试验温室肩高 6m，顶高 7m，，东西共三跨，跨度分别为 12m、

试验肩高温室结构示意图
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S625.1

【参考文献】

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3 张震;刘学瑜;;我国设施农业发展现状与对策[J];农业经济问题;2015年05期

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5 孙迎龙;王新忠;;光伏玻璃温室自然通风条件下的CFD模拟验证[J];农机化研究;2015年04期

6 周伟;汪小e

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