水幕大棚CFD数值模拟及热效能分析

发布时间：2020-06-08 20:22

【摘要】：黑龙江是地处中国最北方的省份,除了日照时间较短外,更是由于温度过低而影响到蔬菜与水果的种植与生长。温室大棚作为维持作物生长温度、延长作物耕种周期的农业设施,极大程度地利用太阳能实现中国北方地区的蔬菜种植与供应。日光大棚由其简单的结构和利用太阳能的效率高而被广泛应用,但是东北地区室外温度过低以及昼夜温差过大,纯日光保温形式的大棚已经不能完全满足现代化农业种植的需要,在普通日光大棚基础上进行改进后的温室大棚得到应用。该文针对于由大庆育禄农业科技开发有限公司建造的水幕调温、升温的大棚进行研究。以该公司设计的水幕大棚为研究对象,基于FLUENT软件和MATLAB的数值计算功能,通过对比分析对水幕大棚室内温度场、速度场进行数值仿真研究,并且通过水幕大棚以及日光大棚温度数据进行数值模拟,研究其在温度控制与温度保持方面的优势。具体分析如下:1.通过研究作物生长相关的温度特性以及积温基本模型,提出温室大棚在保持温度并影响作物生长发育方面的数学模型,采用其他学者的模型以及自己设计的三基点模型,研究水幕大棚以及日光大棚对于作物生长发育的影响。2.通过建立日光温室以及水幕温室大棚的数学模型,使用ANSYS14.0版本系统软件包含的FLUENT软件,以及独立于该系列软件的GAMBIT建模软件,模拟日光大棚以及水幕大棚温室内的温度场与速度场,并对温室内的靠墙截面以及中部截面的温度分布进行分析,发现水幕大棚不仅具有夜间的保温升温作用,并且在保持温度均匀分布方面也优于日光大棚。3.建立基于作物生长发育的水幕大棚的热效能分析数学模型,通过将实际温度数据作为输入变量,以基于温度的作物生长发育的二次模型以及基于活动积温的自然指数模型为研究方法,研究水幕大棚在作物生长发育方面的热效能,并利用当量积温的计算方法,对水幕设计在作物生长发育中的效能进行量化研究。通过使用自然指数模型对作物生长速度进行计算发现,采用阶段性积温计算得到的作物生长速度在实际计算中误差超过40%,在作物生长预测方面存在着较大偏差。
【图文】：

水幕,桁架结构,大棚,内保温幕

棚两无式建造。无砖混墙体；无砖混基础。是一种保护农田耕独立封闭式内保温幕。日光温室内的保温装置，由内保温幕和置，，起到水幕保温作用；足时将剩余热量通过蓄热器蓄积到储热池内，待日落室内温度高室温。庆育禄农科于龙凤湿地建设六栋水幕保温型日光温室，用于黄2015 年 9 月初定植，2016 年 3 月末拉秧，在不使用额外供暖量与取暖棚室基本相同。采用棉被加 EPE 合成材料的软墙体总厚度不足 10CM，土地利用高出 44%和 14%，达到 95%的土地利用率。采用 80*30 组装式热墙体等，建设周期短且生产成本低。图 1-1 为桁架结构。

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图 1-2 日光大棚中水幕位置Fig.1-2Water curtain position in sunlight shed动配套设施卷帘机、卷膜器、循环泵、给水泵等实现了保温本。采用互联网大数据分析整理生产技术和管理数据，实时果蔬的生产过程。该水幕大棚无冷桥、无冻胀，EPE 保温棉被热作用减少了室内热量的传导流失。采用二层幕独立内保温时降低棚内空间形成内外双环境调整温度。热镀锌桁架防腐质限制，使用寿命可达 20 年。图 1-3 给出了水幕大棚的横截
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S625

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