温室内喷雾降温系统的 CFD 模拟
温室大棚中气候控制系统的仿真与优化
温室大棚中气候控制系统的仿真与优化一、引言温室大棚作为现代农业生产的重要手段，在保证作物生长质量和产量的同时，也需要消耗大量的能源。
为了更好地控制温室大棚内部的气候，减少能源消耗，气候控制系统成为了必不可少的一环。
本文针对温室大棚中气候控制系统的仿真与优化进行研究，以期为现代化大棚农业的发展提供一定的理论参考和可行方案。
二、气候控制系统的基本原理温室大棚的气候控制系统主要包括空气循环系统、灌溉与施肥系统和温度、湿度、二氧化碳浓度等参数控制系统。
其中，控制系统主要通过传感器采集温度、湿度、二氧化碳浓度等环境参数，进行传输和处理，最终调节相应的设备（如风机、加热器、湿度控制器等）实现环境参数的优化控制。
三、气候控制系统的仿真为了更好地理解气候控制系统的工作原理和优化控制策略，需要进行系统的仿真。
系统仿真一般通过建立系统模型，模拟系统的运行过程，并对系统的控制策略进行测试和分析。
1. 系统模型的建立在建立系统模型时，需要对控制系统的各个组成部分进行建模，包括传感器、控制器、执行机构等。
可以利用物理和数学原理，建立控制系统的模型方程，以表示系统的动态特性和控制效果。
2. 系统仿真的进行在建立系统模型之后，通过计算机仿真软件，模拟控制系统的运行过程。
可以进行多种场景下的仿真，以测试控制系统的稳定性、响应速度、控制精度等性能指标。
3. 系统性能的评估通过对仿真结果的分析和评估，可以评估系统的性能表现，发现系统的缺陷和优化方向，以提高控制系统的性能指标。
四、气候控制系统的优化在进行仿真分析之后，需要对气候控制系统进行优化。
优化过程中，需要考虑多种因素，包括控制策略、控制参数、控制器性能、设备选型等。
1. 控制策略的优化针对不同的温室大棚种植要求和环境特性，需要优化相应的控制策略。
可以进行多种场景下的仿真分析，以测试和评估不同策略的性能和实际应用效果，选择最佳的控制策略，以提高控制系统的稳定性和控制精度。
2. 控制参数的优化控制参数包括温度、湿度、二氧化碳浓度等，对其控制需要进行参数优化。
基于CFD的自然通风玻璃温室湿热环境模拟与测试
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基 于 Ｃ Ｄ 的 自然 通 风 玻 璃 温 室 Ｆ 湿 热 环 境 模 拟 与 测 试
程 秀 花 ，毛 罕 平 卜 ，倪 军
（ ．江苏 大学 现代 农 业 装 备 与技 术 省 部共 建教 育 部 ／ 苏 省重 点 实 验 室 ， 苏 镇 江 ２ ２ １ １ 江 江 １０ ３ ２ ．扬 州 大 学 动 物科 学 与 技 术 学 院 ， 苏 扬州 ２ ５ ０ ） 江 ２ ０ ９
摘 要 ： 于 计 算 流 体 动 力 学 （ Ｆ 数 值 方 法 ， Ｖｅ ｌ 基 Ｃ Ｄ） 以 ｎｏ型 ２连 栋 玻 璃 温 室 为研 究 对 象 ， 用 离 散 坐 标 （ （） 射 模 型 采 Ｄ）辐 和 组 分 传 输模 型对 室 内 空气 的传 输 过 程 进 行 ３维 数 值 模 拟 ， 以提 出在 温 室 微 环 境 模 拟 中 采 用 辐 射 、 流 、 传 导耦 合 计 对 热 算 的 新 方 法 ， 而 得 出 温 室 内温 度 和 相 对 湿 度 场 的 分 布 模 式 。结 果 表 明 ：相 对 湿 度 模 拟 值 与 实 测 值 平 均 相 对 误 差 为 从 ５ ４ ，温度 模 拟 值 与 实 测 值 平 均 相 对 误 差 为 １ ． 。温 室 内相 对 湿 度 空 间 分 布 与 对应 的温 度 分 布模 式 类 似 ， 部 作 物 ． １２ 中 区温 湿 度 分 布 均匀 一 致 ， 余 空 间 温 湿度 分 布 梯 度 明显 。 其 关 键 词 ： 室 ；相 对 湿度 ； 算 流 体 动 力 学 ；离 散 坐 标 辐 射模 型 ；模 拟 ；自然 通 风 温 计
ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｕ ａ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｓ ｒ ｄ ｖａｕｅ ｏ ｈｅｒ ｌｔｖｅｈｕ ｉｉｙ，ｒ ｓ ｃ ｉ ｅｙ，ａ ｄ ｉ ｗ ａ ． ｆ ｈ ｅ ｐ ｒ ｅ ｗ ｅ ｈｅ ｓｍ ｌ ｔ ｄ ａ ｈｅｍ ａ ｕ ｅ ｌ ｓｆ ｒｔ ｅａ ｉ ｍ ｄ ｔ ｅ ｐｅ ｔｖ ｌ ｎ ｔ ｓ１１ ２ ｏｒｔ ｅ ｔｍ ｅ ａ
Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟
Venlo型温室夏季自然通风降温的CFD数值模拟李永欣;李保明;李真;丁涛【期刊名称】《中国农业大学学报》【年(卷),期】2004(009)006【摘要】采用CFD(computational fluid dynamics)方法对Venlo型温室夏季采用室外遮阳和屋顶喷淋措施的自然通风降温过程进行了数值模拟.模拟时对整个计算域采用六面体网格进行划分,对温室天窗附近区域的网格进行了加密处理,生成的网格总数约为106个.温室CFD数值模拟以室内外空气作为研究对象,外界气象条件、温室围护结构、室外遮阳与屋顶喷淋、室内植物和土壤等作为数值模拟的边界条件进行处理.对Venlo型温室在室外遮阳和屋顶喷淋措施下室内空气温度的变化以及在整个温室空间的分布进行了数值模拟,同时进行了Venlo型温室室内温度的现场试验测试.CFD模拟结果和试验测试结果均表明:室外遮阳和屋顶喷淋使温室内空气温度得到有效降低.CFD模拟得到的Venlo型温室室内温度平均值与试验测试结果的平均差值为1.7 ℃,平均偏差为试验测试结果的5%;数值模拟得到的温室室内温度的空间分布变化趋势也与试验测试结果一致.【总页数】5页(P44-48)【作者】李永欣;李保明;李真;丁涛【作者单位】中国农业大学,水利与土木工程学院,北京,100083;中国农业大学,水利与土木工程学院,北京,100083;中国农业大学,水利与土木工程学院,北京,100083;中国农业大学,水利与土木工程学院,北京,100083【正文语种】中文【中图分类】S625.51【相关文献】1.东北夏季Venlo型温室温度的时间预测模型构建与检验 [J], 韩跃;汪春2.荷兰Venlo型连栋温室夏季自然通风降温系统的试验研究 [J], 李永欣;王朝元;李保明;史彦鹏3.基于 CFD 的 Venlo 温室夏季组合降温措施模拟研究 [J], 周伟;汪小旵4.热风加温下Venlo型温室温度场的CFD数值模拟 [J], 朱惠斌;杨薇;白丽珍5.Venlo型玻璃温室夏季遮阳降温效果 [J], 袁培;刘子扬;党奥飞;常宏旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
环流风机布置对温室内流场影响的CFD模拟
环流风机布置对温室内流场影响的CFD模拟洪亚杰1，2，王新忠1，2，李亮亮1，2，陈健1，2，卢青1，2（1．江苏大学农业装备工程学院，江苏镇江212013；2．江苏省农业装备与智能化高技术研究重点实验室，江苏镇江212013）摘要：为了解大肩高连栋玻璃温室夏季机械通风时室内流场分布，提高机械通风的降温效果，建立了6m肩高温室机械通风工况下的CFD模型，并对模拟结果进行了试验验证，结果表明：模拟值和试验值的最大相对误差为6．70%，平均相对误差为2．87%，显示CFD数值模型有效。
在CFD模型基础上，进一步对不同环流风机布置下机械通风的降温效果进行了分析，结果表明：使用环流风机可提高机械通风的降温范围，在湿帘风机方向上实现气流的“接力”，温室作物冠层南北温度差减小0．5ħ，32ħ以下区域增加了20%；在环流风机安装方向上，不同横向截面上反向布置时室内冷热空气混合更好，室内温度分布更加均匀。
关键词：温室；流场；环流风机；CFD中图分类号：S625．5文献标识码：A文章编号：1003－188X（2019）10－0180－060引言在我国很多地区，夏季气候的主要特点是高温和高湿，随着太阳辐射的增强温室内部的温度会急剧升高，不适宜作物的生长［1－2］。
自然通风受外界影响较大，且降温效果不明显，难以达到作物生长的要求，需要采用机械通风强制空气流动，从而保证温室的正常生产［3］。
国内外学者针对温室夏季通风降温开展了广泛研究。
Dayan［4］对比了连栋温室自然通风、自然通风+遮阳及风机+湿帘降温方法，给出不同降温措施的降温效果。
Flores－Velazquez［5］对机械通风工况下温室内部温度分布进行模拟，得出机械通风时降温效果受温室长度限制，且降温效果不均匀。
黄全丰［6］针对机械通风情况下温室内的温度场进行研究，得出从湿帘到风机水平和竖直方向都存在温度梯度，且温室中部温度相对较低。
针对夏季温室内部竖直方向上梯度较大的问题，张树阁［7］进行了不同湿帘风机安装高度对降温效果影响的对比试验，得出提高湿帘和风机的安装位置可以降低温室内植物冠层的温度的结论。
基于CFD模型的温室温度多指标GA优化控制
基于CFD模型的温室温度多指标GA优化控制李永博;孙国祥;楼恩平;汪小旵;丁为民【摘要】Closed-loop control system of greenhouse temperature was established for multi-index optimization by CFD modeling. In the system, multi-index including average temperature, temperature distributed and control cost, and control scene was natural ventilation. In order to minimize these indexes under the control mode, the GA optimization algorithm was adopted to obtain the optimal control outputs (entrances and skylights amplitudes). Simulation experiment shows that the technique of CFD for model can hold whole greenhouse environment into one system to improve control accuracy, and the control objective by CFD model is a "field" , not a "point" as tradition. Meanwhile, using GA algorithm can get the optimal control inputs in multi-index system for reducing regional difference and energy consumption synchronous, so this design technique can richen the technology in greenhouse control system.%建立了基于CFD模型的温室温度多指标优化闭环控制系统.采用GA优化算法,在综合考虑温度平均值、温度均匀性和控制代价3项指标下,通过循环迭代构建了温度系统的闭环形式,获取了自然通风模式下的最佳控制量(入口和天窗开度),使得系统在多指标条件下达到最优.仿真实验表明:基于CFD模型的设计方法可将温室整体纳入控制系统之中,区别于传统的“点”控制形式,通过多指标体系的GA算法寻优,可使温室作物的区域性生长差异和能量消耗减小,提高温室控制精度,丰富温室控制系统的设计方法.【期刊名称】《农业机械学报》【年(卷),期】2013(044)003【总页数】6页(P186-191)【关键词】温室;温度;优化控制;计算流体力学;多指标;遗传算法【作者】李永博;孙国祥;楼恩平;汪小旵;丁为民【作者单位】南京农业大学江苏省智能化农业装备重点实验室,南京210031【正文语种】中文【中图分类】TP273;S625.5引言温室生产中，关于温度因子的控制系统设计十分重要。
喷雾冷却建模与仿真分析汇总
喷雾冷却建模与仿真分析
本文基于微流体和微传热学的机理,建立喷雾冷却的液膜流动和传热模型,用理论分析与推导的方式,研究喷雾冷却中液膜流动特性和换热特性。
采用分离变量法,从压力相容的角度,结合速度滑移、流场截断等边界条件,求解液膜流动的连续性方程和动量方程,得到流动速度的表达式、压力表达式以及液膜厚度及其边值的求解方程。
基于得到的速度场和压力场,运用分离变量法,结合温度跳变、对称性及进出口温度等边界条件,求解能量方程,得到液膜中温度和局部热流密度的计算表达式,并提出总散热量和平均换热系数的计算表达式。
用水作为冷却剂对液膜流场、温度场和局部热流密度进行仿真,结果表明:喷雾冷却中液膜流场基本合理;液膜厚度为几百个微米,与其他研究者的实验研究结果相近;温度场和局部热流密度也基本合理。
温室内自然通风气流场模拟及作物蒸腾量计算-农业工程学报
塑料大棚气流场模拟及作物蒸腾量计算*【摘要】通风过程是影响温室内作物蒸腾量计算的重要参数之一。
该文通过基于计算流体力学（CFD）软件模拟了温室内自然通风量，建立了华东地区常见塑料大棚内平均风速和外部风速之间的关系；通过温室内能量平衡和紊流扩散模型建立了一个计算作物蒸腾量的数学模型；利用温室外的常规气象资料和棚内的实测温度预测室内作物蒸腾量，并与实测作物蒸腾量进行了比较。
结果表明，模拟的大棚内作物的蒸腾量与实测值的一致性较好（逐日蒸腾量2R=0.776，累积蒸腾量2R=0.998，模拟累计值与实测累计值之间标准误SE=1.16mm，最大绝对误差为4.82mm）。
本文得到的计算方程所需参数较少，推求的风速参数对普通塑料大棚较为适用，可实际应用于温室内作物水分管理。
关键词：温室气流场蒸腾量模拟中图分类号：S162.4+1 文献标识码：ANumerical Simulation of Airflow Pattern and Determination of Crop Transpiration in Natural Ventilated GlasshouseAbstractNatural ventilation was one of the most important factors in the calculation of greenhouse transpiration. The natural ventilation process in the common plastic greenhouse in East China was performed with the use of Computational Fluid Dynamics. The aim of the simulation is to investigate the airflow pattern inside the greenhouse and determinate the ventilation parameter related to transpiration. A simple model based on the greenhouse energy balance and the physical expression deduced from resistance has been developed. The model was checked with a non-stress crop with only the inside air temperature and outside climate data. The simulated greenhouse crop transpiration was compared with the measurement data. The correlation determination coefficient and relative deviation between the simulated and measured accumulated leek transpiration are 0.998 and 9.1%, respectively. The quantitative relationship between the inside ventilation rate and the outside wind rate determined in this study provide a solution for the problem of natural ventilation parameter estimation. The results showed that this approach allows for a precise estimation of transpiration in the common greenhouse using simple measurement devices of temperature and could apply to the greenhouse crop water management practices.Key words：Greenhouse, Airflow pattern, Crop transpiration, Simulation0引言由于温室大棚内作物的水热运移模式与自然环境下有很大的不同，通常情况下使用的Penman-Monteith公式由于各种因素的影响而使其在温室内计算作物蒸腾量的适用性受到了质疑。
某温室大棚自然通风的CFD模拟分析
某温室大棚自然通风的CFD 模拟分析尹奎超中国建筑设计研究院有限公司摘要：为了解温室大棚自然通风下的气流特征及温度流场特点，本文以我国南部地区某温室大棚为例，结合温室内农作物多孔介质模型，建立了该温室大棚的全尺度自然通风CFD 模型并对该模型进行了模拟分析与现场实测验证。
通过冬季与夏季两种工况对比发现：农作物冠层的阻力以及室内风压是影响温室大棚内气流组织及温湿度的最主要因素。
实测结果也与CFD 模拟结果接近，表明CFD 模拟结果能够较真实有效地反映实际温室内温、湿度情况。
关键词：温室大棚自然通风CFD 模拟CFD Simulation Analysis of Natural Ventilation in a GreenhouseYIN Kui-chaoChina Architecture Design ＆Research GroupAbstract:In order to understand the characteristics of air flow and temperature flow field under natural ventilation in greenhouse,this paper takes a greenhouse in the south of China as an example,and combines the crop porous medium model in greenhouse,a full-scale natural ventilation CFD model for the greenhouse was established,and the model was simulated and verified by field test.The results show that the resistance of crop canopy and the wind pressure are the most important factors that affect the air distribution,temperature and humidity in greenhouse.The measured results are also close to the CFD simulation results,which shows that the CFD simulation results can effectively reflect the actual temperature and humidity in greenhouses.Keywords:greenhouse,natural ventilation,CFD simulation收稿日期：2019-4-23作者简介：尹奎超（1983~），男，硕士，高工；北京市车公庄大街19号创新楼4层（100044）；E-mail:***************0引言近年来，随着CFD 技术的广泛应用，它在园林绿化领域也展现出了它独特的优越性和价值。
试析CFD在温室农业设计中的应用
试析CFD在温室农业设计中的应用摘要：随着社会的不断发展，我国的温室农业事业虽然已经得到了快速的发展，但是仍然还是处于发展中阶段，而在现社会，温室农业要想得到更加光明和快速的发展前景，就必须要在科技技术上下功夫。
因为先进的科学技术是高新技术的产业，也是温室农业发展的一大决定性因素，温室农业的设计当中已经应用进了CFD技术，其是专业化、商品化、社会化的代表，能够从中感受到我国农业快速发展带来的优势。
农作物的生长需要适宜的诸多条件，如环境、温度、水分、阳光等，如今我国已有太多的人工种植大棚，这些农作物都是采用人工调节温度、湿度、氧气等来寻找它们生存的最佳条件。
本文就对CFD 在温室农业设计中的应用展开分析，供参考。
关键词：CFD；温室农业设计；应用引言CFD之所以受到温室农业领域的欢迎，就是因为它结合数值数学和计算机科学形成电子计算工具，来对农作物间的各种问题进行数值实验和分析研究，由于CFD完全不受到任何自然环境的约束。
所以，农作物的生长环境怎样才是最佳的条件，它都可以通过数值测试出来，这样的技术更符合现社会温室农业的发展，也正是因为CFD不会受到土壤、温度、气候等因素的影响，所以应用进CFD 技术之后生产出来的产品更具质量保障。
1.温室农业的内容1.1温室大棚我国到目前为止常用的温室比较多，其中包括了玻璃温室、塑料温室、日光温室等，这几种都是比较常见的。
玻璃温室是用玻璃作为透明的覆盖材料，以此来形成玻璃透明温室，这种温室的透光率可以达到60%，最高的时候可以达到70%，在设计这种温室的时候，尤其是在设计栽培的时候，基本上都会使用寿命比较长的一种结构。
但是，这种寿命长的结构形式成本却比较高，并且安装和维修起来都不方便，一般情况下，都只有在晚秋和春季、冬季的时候才进行花卉、农作物的培育。
塑料温室是比较大型的连栋室塑料温室，并且也是在近些年来兴起最快的一种温室，和前者玻璃温室相比，它的重量更轻一些，并且成本比较低，建造所花费的材料也比较少，遮光率要低一些。
自然通风单栋温室内流场的CFD模拟
中 国大 多数 地 区的气 候都 属 于温 带大 陆性 气
候 ， 季 气 温 时 常 高 达 ３ ～ ４ ℃ 。 进 入 温 室 的 空 夏 ５ Ｏ
换 。常用 的通 风方 式有 自然 通 风和机 械 通风 。从
气 ， 一步 吸收 太 阳辐射 热量 ， 常产 生使 得作 物 进 常 难 以承受 的 高温 。在 这种 情 况 下 ， 采 取 必 要 的 应 降 温措 施 。温 室在 夏季 常用 的降 温措 施有 温 室通
Ｈ ＡＯ ｉｙ ｎ ＤＥＮＧ ｏ ｐｅ Ｚｈ — ｏ ｇ， Ｚｕ － ｎｇ， Ｕ ｅ ， ＬＩ Ｗ ｉ ＹＡＮ ｕａ Ｃｈ ｎｇ， ＹＵＡ Ｎ ｈｕａ Ｓ ｉ
（ ｅ ｈａ ｉａ ｇｉ ｅ ｉ ｇ Ｃｏｌｅ ｅ ｏｆＬｉ ｏ ｎｇ Ｔｅ ｈ ｃ ｌＵｎｉ ｅ ｓｔ Ｆｕ ｎ， ａ ｎｉ ｇ １ ３ ０） Ｍ ｃ ｎ ｃ ｌＥｎ ｎｅ ｒｎ ｌ ｇ ａ ｎｉ ｃ ｎｉａ ｖ ｒ ｉｙ， ｘｉ Ｌｉ ｏ ｎ ２ ００
摘 要 ： 于 ＣＦＤ模 拟技 术 ， 用标 准 Ｋ－ 基 采 ￣湍 流 模 型 和 Ｄｏ辐 射 模 型 对 自然 通 风 温 室在 ３种 通 风 型 下 的 室 内 气
流 分 布 进 行 了 ２ Ｄ 求 解 ， 对 ３种 模 拟 结果 进 行 了 比 较 和 分 析 。结 果 表 明 ： 温 室 两侧 开有 侧 窗 、 部 开有 天 一 并 在 顶
用 Ｃ Ｄ 不 同 通 风 方 式 、 同 通 风 窗 结 构 和 防 虫 Ｆ 对 不
Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｗ ｅ ｄ ｉ ｓ Ａｕ ｏ ａ ｉ ｎ ｐｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｆ Ｎｅ Ｓ ｅ ｌｎｇ ｔ ｍ ｔｏ Ｔｒ ｎｓ ｌ ｎｔＥｑｕ ｐｍ ｅ ｎ Ａｇ ｉ ｕ ｔ ｒ ｌＧｒ ｅ ｏ ｓ ａ ｐａ ｉ ｎｔ ｉ ｒ ｃ ｌｕ ａ ｅ ｎｈ ｕ ｅ
温室内喷雾降温系统的CFD模拟
温室内喷雾降温系统的CFD模拟谭胜男;汪小旵;保智敏;刘钊【期刊名称】《江苏农业学报》【年(卷),期】2013(029)002【摘要】为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用CFD方法对Venlo型玻璃温室在夏天自然通风状况下的喷雾降温过程进行了数值模拟.在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建求解室内环境系统的3-D数学模型,并对边界条件的设置进行探讨.对Venlo型温室在喷雾降温措施下室内空气温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值与实测值的平均相对误差分别为4.9％和5.7％,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的CFD模型有效,边界设置合理.喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓.喷雾后,温室内温度迅速降低,喷头下方温度下降最为明显.随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系.【总页数】5页(P283-287)【作者】谭胜男;汪小旵;保智敏;刘钊【作者单位】南京农业大学工学院,江苏南京210031;江苏省智能化农业装备重点实验室,江苏南京210031【正文语种】中文【中图分类】S625.5+1【相关文献】1.基于CFD的小型植保无人直升机喷雾场数值模拟 [J], 石强;管贤平;孙宏伟2.制衣车间湿帘降温系统的CFD模拟 [J], 彭精立;李莉;陈言桂3.靶标周围流场对风送喷雾雾滴沉积影响的CFD模拟及验证 [J], 王景旭;祁力钧;夏前锦4.气雾栽培箱喷雾条件下温度场的CFD数值模拟 [J], 杨希文;蒋蘋;罗亚辉;龙莉霞;石毅新;胡文武5.葡萄棚架下喷雾降温系统的fluent模拟 [J], 张衡;雷晓云;白云岗;刘洪波因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
内混式空气雾化柴油喷嘴两相流场的CFD模拟
ABSTRACT
文所采用的雾化模型和模拟研究得出的结论是正确的，比较符合实际。本研究可对合理 选择这类喷嘴结构形式、几何尺寸、喷嘴混合室压力以及气液比等参数起指导作用，为 内混式喷嘴的结构设计和优化提供参考。
关键词：气动雾化喷嘴， 喷雾特性， 数值模拟，设计
II
硕士学位论文
ABSTRACT
In fact, the process of fuel breakup and atomization is a kind of instability phenomenon of the liquid jet. In order to increase the oil surface area and promote efficient combustion, the instability process of the jet is always used to make the fuel atomization in engineering. So study on the mechanisms of breakup and atomization of liquid is not only important on theory, but also owns the engineering background. Being used to analyze the flow, mixing and mass transfer characters of fluid, Computational Fluid Dynamics (CFD) can not only save a lot of resource, but also get some important local data that cannot be gathered in experiment. Now CFD technology is regarded more and more in the fields of the design and optimization. The article mainly uses the professional software-CFX and adopts the viscosity models, i.e. RNG k − ε model, which can be suitable, with moderate cost, to simulate the atomizing characteristics. The injection and atomization process is dynamic, which is not only affected by the nozzle configuration and injection pressure, but also affected by the temperature, pressure, gas flow. This thesis conducts a theoretic and numerical investigation on the mechanisms of the breakup and atomization of viscous liquid jets, and the results obtained from this studying are applied in the process simulation in internal mix sprayer. The following terms have been finished: the detailed review of the previous works on the stability analysis of liquid jets and it's breakup and atomization are given, in addition, the fuel atomization models are introduced in this dissertation, introduce the development, characters and working steps of CFD, analyze turbulence characteristics, educe the intention and the signification of the article; generalize the knowledge about CFD， establish the geometry model and choose the mathematics model， ensure appropriate physics model, put up appropriate physical model，simulate the process of the atomization of the diesel oil , gain the good simulation results, such as distributing of the velocity field, pressure field and diesel oil density concentration field. Then the study about the spray characteristics of internal mixing atomizer is obtained. Many factors such as air-liquid angle, outlet diameter geometrical size, air-liquid rate, oil velocity, air velocity, pressure operating condition and liquid
温室大棚气流场的CFD数值模拟
天 津农 业科 学
Ｔａｊ ｇｉ ｌ ｒ ｃ ｎｅ ｉｎｉ Ａ ｒ ｕｔ ａ Ｓ ｉ ｃｓ ｎ ｃ ｕｌ Ｄ数值模 拟 Ｆ
傅 宁 刘德 义 ｚ ，
（． 国 民航 大 学 ， 津 ３ ０ ｏ ；． 津 市 气 象 局气 候 中心 ， 津 ３０ ７ ） １中 天 ｏ ３ ０ ２天 天 ０ ０ ４
了温室 内气 流 场 的三 维空 间分 布 ， 为今 后 温室 内小 气候 数 值模 拟 、 合 性 能评 价 以及温 室 大棚 整体 结 构规 划设 计提 供 可靠 的 依据 。 综
关 键 词 ： 室 ； 拟 ； 流 场 温 模 气 中图 分 类号 ：６ ５５３ 文献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０６ ６０ ２０ ） ３ ０ １－ ３ ￥２． Ａ １０ — ５ ０（０６ ０ － ０ ７ ０
华 北型 连栋 塑料 温室 在 北方 已获 得广 泛 应用 ，
各 固 体 表 面 的再 分 配 ， 其 定 量 分 布 作 为 附加 热 以 源 ，结 合 空 气 的湍 流 流 动 和 热 浮 升 力 等 条 件 ， 进
取得 了较 好 的经济效 益 。连栋 温室 中的 温度和气 流 场 分布 是影 响植物 生长 的重要 因素 。
摘 要 ： 了探 索温 室 大 棚 内部 的气 流 和热 量 传递 过 程 ， 计 合 理 的通 风 降温 设 施 ， Ｃ Ｄ计 算 流 体 力 学 软 件一一 Ａｒａ 为 设 在 Ｆ ｉ ｋ的支 持 Ｐ
下 ， 择华 北 型 连栋 塑 料温 室 ， 立 了有 植物 条 件 下 的湿 帘机 械通 风 三 维数 值 模 拟模 型 ， 选 建 并对 温 室 大棚 内气 流 场进 行 了模拟 ， 到 得
Ａｂ ｔａ ｔ Ｆ ｒｄ ｓｇ ｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｎ ｆ ｅ ｔ ａ ｉｎ ａ ｄ ｄ ｏ － ｅ ｅａ ｕ ｅ ｒ ｔ ｎ ｌ ｅ ｅ ｐｏ ｅ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆ ｈ ｉ ｏ ｎ ｅ ｔ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｅ ｉｎ ｎ ｓａ ｌ ｍｅ ｔｏ ｎｉ ｔ ｎ ｒ ｐ ｔｍｐ ｒｔ ｒ ａｉ ａ ｌ ｗ ｘ ｌｒ ｄ ｔｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｅ ａｒ ｗ ａ ｄ ｈ ａ ｈ ｓ ｖ ｌ ｏ ｏ ｙ ｔ ｌ ｆ ｔ ｎ ｆｒｉ ｓ ｅｔ ｅｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ． Ｔ ｅｍａ ｓａ ｄ ｈ ａ ａ ｓｅ ｅｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｅ ｔ ａ ｅ ａ ｅ － ｙ ｅｍｕ ｉ ａ ｌｓｉ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅｗ ｓ ｒ ｓｅ ｉ ｈ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｓ ｎ ｅ ｔ ｒ ｎ ｆｒｉ ｔ ｃ ａ ｉａ ｙｖ ｎ ｉ ｔｄ Ｈｕ ｉ ｔｐ ｈ ｓ ｎ ｐ ａ ｔ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ａ ｔ ｎｈ ｌ ｌ ｂ ｐ ｃ ＣＦ ｎ ｍｅ ｃ ｉ ｌｔ ｎ ｓ ｆ ａ ｅ Ａｉ ａ ． ｈ ｏ ｇ ｅｖ ｎｉ ｔ ｎ，ｄ ｏ － ｅ ｅ ａｕ ｅｔ ｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｍｏ ｅｓａ ｄ ｎ ｍｅ ｃ ｌ ｉ ｌ— Ｄ ｕ ｒ ａ ｓｍｕａ ｉ ｏｔ ｒ — ｒ ｋ Ｔ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｔ ａ ｉ ｉ ｌ ｏ ｗ ｐ ｈ ｌ ｏ ｒ ｐ ｔ ｍｐ ｒ ｔｒ ｅ － ｉ ｎ ｉｎ ｄ ｌ ｎ ｕ ｒ ａ ｍｕ ａ ｈ ｌ ｉ ｓ ｔ ｎｏ ｅ ｎ ｏ ｓ ｉ ｏ ｅｄ， ｗ ｏ ｅｔｒ ｅ ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ａ ｅｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｏ ｅａｒ ｏ ｅ ｄ Ｉ ｅ ｎ ａ ｌ ｒ ｃｏ ｌ ｔ ｕ ｉ ｆ ｅ ｈ ｕ ｅａ ｒ ｗ ｆ ｌ ｏ ｒ ｇ ｌ ｆ ｉ ｅｇ ｔ ｈ ｅ － ｉ ｎ ｉ ｎ ｓ ｃ ｉｔ ｂ ｔ ｆ ｈ ｉ ｗ ｆ ｌ ． ｔ ｓｄ ｐ ｄ ｅｆ ｒｃ ｉ ｅｎ ・ ｔ ｈ ｌ ｐ ｉ ｏ ｔ ｌ ｆ ｉ ｉ ｅ ｂ ｏ ｍｉ ｍａ ｍｅ ｉａ ｉ ｌｔ ｎ， ｅ ｅ ａ ｃ ｐ ｉｔ ｓｉ ｔ ｎａ ｄ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ｅ ｉ ． ｒｅ ｓｍｕａ ｉ ｌ ｏ ｇ ｎ ｒ ａ ａ ｌｙ ｅ ｔ ｌ ｂ ｉ ｍａ ｉ ｒ ｅ ｈ ｕ ｅｄ ｓ ｏ ｎ ｎ ｇ Ｋｅ ｒ ｓ ｇ ｅ ｎ ｏ ｓ ； ｉ ｌｔ ｎ ａ ｒ ｏ ｅｄ ｙｗｏ ｄ ： ｅ ｈ ｕ ｅ ｓｍｕ ａｉ ； ｉ ｗ ｆ ｌ ｒ ｏ ｌ ｆ ｉ
基于CFD技术的日光温室自然通风热环境模拟
基于CFD技术的日光温室自然通风热环境模拟方慧;杨其长;张义;卢威;周波;周升【摘要】首先利用计算流体力学(CFD)软件,构建自然通风条件下日光温室内温度和气流场的模拟模型;其次,通过测量典型晴天前覆盖下通风口开启时日光温室内各测点的温度,将16个测点的实测值与模型模拟结果进行对比,对模型进行验证;然后,利用通过验证的模型模拟分析3种通风模式下(前覆盖上通风口单独开启、前覆盖下通风口单独开启以及上下通风口同时开启)日光温室内温度和气流场的分布.模拟结果表明:当温室前覆盖上通风口单独开启时,室外冷空气从通风口下端进入并迅速下行,然后通过通风口上端流出,温室内气流主要受热压的影响,空气流速小.当温室前覆盖下通风口单独开启时,温室内0.5m高度以下气流速度较大,室外冷空气从通风口下端进入,与地面、后墙、后坡和覆盖层进行热交换后,从通风口上端流出,温室内温度分布与气流走向一致.当温室前覆盖上、下通风口同时开启时,冷空气从下通风口进入,从上通风口流出,在通风口处气流速度较大.模拟条件下,温室单开上通风口或下通风口时室内平均温度为300.0K,但单开上通风口温室内温度分布更均匀;上、下通风口同时开启时,温室内温度为299.0K,通风降温效果明显优于单开一个通风口.【期刊名称】《中国农业气象》【年(卷),期】2015(036)002【总页数】6页(P155-160)【关键词】CFD模型;日光温室;热流场;气流场【作者】方慧;杨其长;张义;卢威;周波;周升【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081【正文语种】中文日光温室是中国独有的一种温室结构型式，具有节能、高效、低成本等突出优点，近20a来在北方地区发展迅速，面积已达88万hm2［1］。
运用CFD模拟计算温室通风流量系数
关键 词 ：温 室 ；通 风 ；流量 系 数 ；Ｃ Ｄ；数值 模 拟 Ｆ
中图分类号 ：ｓ ２ ． １ ６ ５５ 文献标识码 ：Ａ 文章 编号 ：１ ０ ０ ３—１ ８ ２ １ １ ０ １ Ｏ ８ Ｘ（０ ０）０— ０ １一 ５
０ 引 言
在《 温室 通 风设 计规 范 》 ， 量 系 数 是 温 室 通 风 中 流 量 计 算 中非 常重 要 的参 数 。在 实 际 应 用 中 ， 论 是 温 无 室 通 风 的理论 研 究 、 程 设 计 或 是 温 室 环 境 的 调 控 等 工 都 会 涉及 到 ＿ 。 目前 ， 有 专 门针 对 温 室 通 风 计 算 的 ｌ Ｊ 没 流 量 系数 数据 可 供 使 用 ， 借 用 工 民建 结 构设 计 规 范 多 中的 风荷 载 计 算 时 的 流 量 系 数 取 值 Ｊ 由 于 建 筑 结 。 构 计算 与 温室 通 风 计 算 在 问 题 处 理 上 存 在 的差 异 ， 加 之温室体 型、 构 等与一般工 民建筑有很 大的不 同， 结 尤 其 是 连 栋 温 室 屋 顶 天 窗 数 目多 、 窗 面 积 大 ， 开 侧 其 窗 的形 式 与构 造 等 方 面 也 有 很 大 不 同 ， 因此 有 必 要 针
要 ：在温 室 通 风设 计 规 范 中 ， 量 系数 是 通 风 量计 算 非 常 重 要 的参 数 。 目前 ， 量 系数 的取 值 是 以工 民建 结 流 流
构设 计 规 范 中风 荷 载 计 算 时 的流 量 系 数作 为 参 考 。 由 于 计 算 目 的不 同 ， 温 室 有 其 不 同 于 工 民建 筑 的 构 造 ， 且 温
善 。本 文将 根 据 模 拟 结 果 建 立 温 室 常 见 开 窗 形 式 的
基于CFD模型的大跨度温室自然通风热环境模拟
基于CFD模型的大跨度温室自然通风热环境模拟张芳;方慧;杨其长;程瑞锋;张义;柯行林;卢威;刘焕【摘要】To solve the problem that the inner available space of the traditional Chinese solar greenhouse is usually small, a new-type large-scale greenhouse which was tunnel type and had a wide span with steel frame and south-north orientation was designed. The distribution of airflow and temperature patterns, the effect of vent openings under different outdoor wind speed conditions on airflow and temperature patterns in a naturally ventilated large-scale greenhouse were studied. Firstly, simulation model of the airflow and temperature patterns in a naturally ventilated large-scale greenhouse was established by means of three-dimensional computational fluid dynamics (CFD). Secondly, the model was validated via the comparison with the field experimental results at the same locations where 13 temperature sensors were installed under the typical sunny day when the vent opening degree was 50%. The comparison between simulations and measurements showed that the absolu te error was within 2.8℃, the square error was within 1.6℃, the maximum relative error was less than 9.9% and the average relative error was around 4.1%. An agreement existed between simulated and experimental results. Finally, the model which was validated was used to study the effect of vent opening degree (25%, 50%, 75% and 100%) under different outdoor wind speed (1, 2, 3, 4m·s-1) conditions on airflow and temperature patterns. The results showed that, the average temperature ofthe top of the greenhouse was higher than the bottom of the greenhouse, and the colder air outside went into the greenhouse from the west side vent, so the average temperature of the west of the greenhouse was lower than the east of the greenhouse. From south to north, the average airflow rates decreased in the greenhouse. Because of the west and east vents, the average air velocity in the center of greenhouse was lower than the side. When both top and side vents full opened, the airflow in greenhouse was relatively low. Temperature distribution was uniform in the large-scale greenhouse when the vent opening degree was 100%. The outdoor wind speed had a significant positive correlation with the ventilation rate when vent opening degree was kept constant. For the purpose of cooling, the optimum vent opening degree was 75%-100%. If the temperature of the greenhouse was suitable for crop growth and the outdoor wind speed was faster than about 3m·s-1, the optimum vent opening degree should be less than 75%.%大跨度温室作为一种新型南北走向的钢骨架覆膜温室,解决了传统日光温室土地利用率低、空间狭小的问题.为了研究在自然通风条件下大跨度温室的温度和气流场的分布规律,以及不同室外风速条件下通风口开度对大跨度温室温度和气流场的影响,利用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件构建三维稳态大跨度温室模型,模拟自然通风条件下大跨度温室内的温度场和气流场,并采集典型晴天下通风口开启50%时大跨度温室内13个测点的温度,将各测点的测量值与模拟值进行比较,最后利用已验证模型模拟分析通风口开度(25%、50%、75%、100%)在不同室外风速(1、2、3、4 m·s-1)条件下的大跨度温室温度和气流场.验证结果表明:模型模拟值与实测值的绝对误差在0.2~2.8℃,均方根误差为1.6℃,最大相对误差为9.9%,平均相对误差为4.1%,表明模拟值与实测值吻合良好.模拟结果显示,温室顶部温度高,底部温度低;室外冷空气从西侧通风口进入,温室内西侧温度低于东侧;温室内平均风速从南到北逐渐减小;温室中部风速明显小于东西两侧.大跨度温室上通风口及侧通风口全开时,温室内温度分布较均匀.温室通风口开度一定时,温室内通风率与室外风速呈显著线性正相关.考虑温室内温度及风速对作物的影响,以降温为主要目的时,建议通风口开度取75%~100%,若室外风速大于3m·s-1且室内温度能满足作物生长,则建议通风口开度<75%.【期刊名称】《中国农业气象》【年(卷),期】2017(038)004【总页数】9页(P221-229)【关键词】CFD模型;模型;温度场;气流场;通风率【作者】张芳;方慧;杨其长;程瑞锋;张义;柯行林;卢威;刘焕【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081;中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部设施农业节能与废弃物处理重点实验室,北京 100081【正文语种】中文日光温室是具有中国特色的温室结构类型，解决了中国北方地区的蔬菜供给问题，具有造价低、运行费用少、保温性好、效益高等优点[1]。
机械通风温室夏季内部温度场及动态特性CFD模拟
温度场的稳态和非稳态过程进行模拟 ， 通过所计算得 到 的 不 同位 置 的温 度 动 态 响 应 来 分 析 特 征 点 的动 态
特 征
收 稿 日期 ：２ ０ １ ２ — ０ ２ —１ ５
２ ） 湍 流模 型 。标 准 ｋ － ｅ模 型 是 半 经 验 的公 式 ， 主 要是 基 于湍 流 动能 和扩 散率 。ｋ方 程 是 精 确 的方 程 ， ｅ
０ 引言
通 风在 农 业建 筑 物 的气候 环境 调 控 中起 到非 常重
要 的作 用 。在 温 室 生 产 中通 风 的 作 用 除 了要 交 换 热
１ 温室温度场 Ｃ Ｆ Ｄ模拟
１ ． １ 数 值模 型
１ ） 三维 模 型 。 以某 ３连 栋 温 室 作 为 研 究 对 象 ， 温 室 的几 何 特 征 ： 温 室 的 脊 向为 南 北 向 ， 跨度 ７ ． ５ ｍ， 天
云（ １ ９ ６ ｔ 一 ） ， 男， 西宁 人， 教授 ， 硕 士 生 导 师 ，（ Ｅ— ｎ ｍ ｉ ｌ ）
３ ） 辐射 模 型 。 太 阳辐 射 是 影 响 温 室 内 环 境 的 一 个 重 要 因素 ， 在 综合 考 虑 光 学 深 度 、 散射和发射 、 气 体
软件 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 对 空调 房 间温 度场 开 展动 态特 性研 究 的报
道 。本 文介 绍 了应 用 Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ 对 机 械 通 风 温 室 内部
图பைடு நூலகம்１ 用 Ｇａ ｍｂ ｉ ｔ 网 格 划 分 后 的 模 型 ｌ
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｍ ｅ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｇａ ｍｂ ｉ ｔ
具 有特 别 重要 的意义 。
沟高 ３ ． ５ ｍ， 脊高 ５ ｍ 。温室安装 ６个直径 １ ． ５ ｍ、 中心
热风加温下Venlo型温室温度场的CFD数值模拟
条件 下 的通 风效 果 ， 利用 烟雾 示 踪 技 术 显像 出气 流 并
收 稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ９— ６—２ ４
温室 自然 通 风 的 文献 分 析 ｜ Ｊ加 热 条 件 下温 室 内气 ｊ ， 流 可 看成 湍流 流 动 。 由于标 准 Ｋ一占优 越 的收敛 性 能 和合 理 的精确 度 ， 以对 此进 行较 好 的模拟 计算 。 可 单 位质 量 流体 湍流 动 能传输 方 应用 计算 流体 力 学在 自然 通 风 Ｏ ｕｈｍ 条 件 下 研 究 了不 同 结 构 温 室 内气 流 、 度 、 度 和气 温 湿 体浓 度 等 因子 的分 布 情 况 。 １９ ９ ７年 ， ａｒｌ Ｈ ｒ 等 应 用 ａ Ｐ Ｏ ＮＣ （ 国 Ｃ Ａ 公 司开 发 的商业 Ｃ Ｄ软件 ） Ｈ Ｅ ＩＳ 英 Ｈ Ｍ Ｆ ， 针 对机 械通 风条 件 下 无 牲 畜 的养 殖 温 室 进 行 了数 值
拟 ， 析 了 不 同类 型 和 不 同形 式 温 室 内 的环 境 特 性 。 分
气流场的分布。童灵和 陈芝久¨ 用 蒙特卡罗方法 分
析 了太 阳辐射 能 量 在 空调 房 内各 固体 表 面 的再 分 配 ，
以其定量分布作为附加热源 ， 结合空气 的湍流流动和
热浮 升 力等 条件 ， 行 了三 维气 流 场 与 温 度 场 的数 值 进 计算 。 本 文 利用 Ａ Ｓ Ｓ中 的 Ｃ Ｄ技 术 ， 昆 明 理 工 大 ＮＹ Ｆ 对 学 Ｖ ｎｏ型温 室在 热 风加 温条 件 下进 行 了全 尺度 数值 ｅｌ
等 应 用 Ｃ Ｄ研 究 了阿 尔 梅 里 亚 型 温 室 在 自然 通 风 Ｆ
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(1. College of Engineering, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210031, China; 2. Jiangsu Key Laboratory for Intelligent Agricultural Equipment, Nanjing 210031, China)
摇 摇 Abstract:摇 To study the cooling effect of a spray system in greenhouse, computational fluid dynamics ( CFD) method was used to simulate the cooling process in a naturally ventilated Venlo greenhouse in summer. The greenhouse environment was described as a 3鄄D model based on water vapor transmission and solar radiation with the porous model and the discrete phase model, and the boundary conditions were discussed. The change in air temperature and humidity and the distribution of temperature inside the greenhouse with fog鄄cooling measures were numerically simulated. The average error between the simulated and measured values for the temperature was 4. 9% , and was 5. 7% for the relative humidity. The CFD model and the boundary conditions were proved to be valid. The flow field existed obvious temperature gradient distribution, and the change of temperature was slowed down along with the increase of height before spraying. The temperature was de鄄 creased rapidly after spraying, especially for the temperature below the nozzles. The temperature in greenhouse was picked up gradually with the passage of the time, and the speed was positively related to the height.
数值模拟中热辐射求解。
2. 3摇 组分模型
湿度是温室中影响作物生长的重要因素,为探
讨现代化温室内湿度场分布,在 CFD 数值模拟中选
用组分模型。 设置空气和水蒸气的混合物,通过水
蒸气的质量分数计算空气相对湿度( RH) ,并将该气
体混合物视为不可压缩理想气体,在 2 种组分间无
化学反应发生。 首先将水蒸气质量分数转换为含湿
量,进一步将含湿量转换为相对湿度。 为求解湿空
气的温度,须求解湿空气的焓,其关系满足如下能量
守恒方程:
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向为检查及其自动化装置。 ( Tel) 13913311846;( E鄄mail) tsl1988@ 126. com 通讯作者:汪小旵,( E鄄mail) wangxiaochan@ njau. edu. cn
作物发生真菌病害,破坏作物正常生长发育。 单独 采用自然通风降温的措施易受外界气候影响,难以 进行人工控制,降温效果不理想;采用湿帘鄄风机降 温系统虽然降温效果好,但是运行能耗高,而且降温 效果受风机和湿帘间距离的影响。 为了解决这一问 题,一些温室在室内外安装了遮阳网和室内喷雾系 统,在自然通风基础上结合室外遮阳系统和室内喷
系统和滴灌系统等,南北各 6 个天窗联动。 1. 2摇 试验方法
试验于 2012 年 6 月 15 日进行,试验期间天气 多云。 室内喷雾系统在当天 9 颐 32进行喷雾 1 min。
用南京农业大学工学院自主研发的设备( 基于 ZigBee 的无线传感器网络温室监控系统)和室外气象 站的数据采集仪采集室内外环境参数,数据采集频 率:5 min 1 次。 淤用室外气象站的数据采集仪测定 室外环境参数:空气温度测量范围-30. 0 ~ 70郾 0 益 , 分辨率 0郾 1 益 ,测量精度依0郾 2 益 ;空气相对湿度范围 0 ~ 100% ,分辨率 0郾 1,测量精度依3% ;风速范围 0 ~ 32郾 4 m / s,分辨率 0郾 1,测量精度依1郾 0 m / s;辐射范围 0 ~ 2 000 W / m2 ,分辨率 0郾 1,测量精度 1 W / m2 ;风向 范围 16 风向。 于用无线传感器网络温室监控系统测 定室内温、湿度:传感器型号为 AM2301,测 量 范 围 0 ~ 100% 、 -40. 0 ~ 80郾 0 益 ,测量精度依3% 、依0郾 5 益 。 盂围护结构、地表温度采用手持式 AR300 红外测温 仪测定:数据的测量均采用布点测量法,在温室内沿 长度、跨度及高度方向布置 9 个测点,如图 1 所示(温 室内共有 5 条喷雾带,距地 2郾 00 m,每条喷雾带分布 10 个雾化喷头,喷头间距 1郾 55 m,其中第 1、第 3、第 5 排的第 1 个喷头距西墙 1郾 00 m,第 2、第 4 排的第 1 个 喷头距西墙 1郾 60 m)。
j
hj
(4)
T
hj = 乙 C Tref p,j dT
温室内喷雾降温系统的 CFD 模拟
谭胜男1,2 ,摇 汪小旵1,2 ,摇 保智敏1,2 ,摇 刘摇 钊1,2
(1. 南京农业大学工学院,江苏 南京 210031; 2. 江苏省智能化农业装备重点实验室,江苏 南京 210031)
摇 摇 摘要:摇 为了研究温室内喷雾系统的降温效果,采用 CFD 方法对 Venlo 型玻璃温室在夏天自然通风状况下的 喷雾降温过程进行了数值模拟。 在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合离散相模型,构建 求解室内环境系统的 3鄄D 数学模型,并对边界条件的设置进行探讨。 对 Venlo 型温室在喷雾降温措施下室内空气 温、湿度的变化以及在整个温室空间的温度分布进行了数值模拟与预测,结果显示:温室内测点温、湿度的模拟值 与实测值的平均相对误差分别为 4郾 9% 和 5郾 7% ,模拟结果与试验结果吻合良好,说明所建立的 CFD 模型有效,边 界设置合理。 喷雾前流场存在明显温度梯度分布,温度变化随着高度的增加而变缓。 喷雾后,温室内温度迅速降 低,喷头下方温度下降最为明显。 随着时间的推移,温室内温度逐渐回升,温度回升速度与高度呈正相关关系。
a:温室横向中心截面;b:温室纵向中心截面。 T1、T3、T4、T5、T7:测点。 图 1摇 温室内温、湿度传感器测点位置 Fig. 1摇 Positions of measurement points for temperature and humidity sensors in the greenhouse
2摇 CFD 模型
2. 1摇 基本控制方程 温室自然通风过程具有明显湍流特征,选取标
准 k-着 湍流模型对玻璃温室进行三维稳态数值模 拟。 壁面对湍流有明显影响,在近壁处采用壁面函 数法。 温室流体基本控制方程包括质量守恒方程、 动量守恒方程和能量守恒方程,方程通式为:
谭胜男等:温室内喷雾降温系统的 CFD 模拟
关键词:摇 温室; 自然通风; 喷雾降温; 数值模拟 中图分类号:摇 S625. 5+ 1摇 摇 摇 文献标识码:摇 A摇 摇 摇 文章编号:摇 1000鄄4440(2013)02鄄0283鄄05
CFD simulation of a spray cooling system in greenhouse
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究对象 以双脊 Venlo 型铝合金玻璃温室为研究对象,温
室位于东经 118毅46忆、北纬 32毅03忆,东西向跨度 16郾 00 m,南北向跨度 8郾 00 m,脊高 4郾 20 m,顶高 5郾 20 m,面 积 128 m2 ,覆盖 物 为 4 mm 浮 法 玻 璃,透 光 率 大 于 88% 。 配备开窗系统、外遮阳系统、内遮阳系统、喷雾
Key words:摇 greenhouse; natural ventilation; spray cooling; numerical simulation
摇 摇 在温室栽培生产中,室内环境的高温高湿易使
收稿日期:2012鄄09鄄18 基金项目:国家自然科学基金项目(60971106) 作者简介:谭胜男(1988鄄) ,女,江苏泰州人,硕士研究生,主要研究方