蔬菜气雾栽培箱不同气流循环方式的流场和温度场CFD模拟

论文摘要

蔬菜气雾栽培箱内的空气流动和温度对箱体内的环境调节及农作物生长具有重要作用,农作物周围空气的均匀性流动能促进农作物的生长速率。为探究蔬菜气雾栽培箱内流场及温度场分布规律,基于计算机流体力学(CFD,computational fluid dynamics)方法,利用FLUENT软件,结合标准湍流模型、有孔介质模型、作物冠层质热交换模型等,建立了蔬菜气雾栽培箱不同气流循环方式下的CFD模型。并对气雾栽培箱内的环境进行优化设计,设计了3种气流循环方案:顶面进侧面出,侧面进顶面出,侧面进侧面出。对送回风口的不同位置布局进行了研究,并对3种气流循环方案进行了数值模拟。模拟结果可知:气流为顶面进侧面出方案中,风速位于生菜生长适宜风速值区域占58.1%,适宜温度值区域占93.6%,通风死角区域占比0.844%;气流为侧面进顶面出方案中,生菜生长适宜风速值区域占59.6%,适宜温度值区域占99.98%,通风死角区域占比0.069%;气流为侧面进侧面出方案中,风速位于生菜生长适宜风速值区域占54.3%,适宜温度值区域占92.4%,通风死角区域占比16.7%。分析对比后得到侧面进顶面出为最佳气流循环方案。并对此进行了试验测试,结果表明:气雾栽培箱内温度、风速模拟值和实测值进行对比,温度平均相对误差为3.9%,均方根误差为0.86℃。风速平均相对误差为3.5%,均方根误差为0.26m/s,模拟值和实测值误差较小,模拟效果良好,验证了CFD模型的准确性。该研究为蔬菜气雾栽培箱内的流场及温度变化规律,内部环境调节,装置优化设计提供了参考依据。

论文目录

• 0 引言
• 1 材料与方法
•   1.1 试验装置
•   1.2 试验条件
•   1.3 试验方法
• 2 CFD模型
•   2.1 数值模型
•   2.2 生菜作物冠层质热交换模型
•   2.3 生菜作物多孔介质模型
•   2.4 定义材料和边界条件
•   2.5 计算域和网格划分
• 3 CFD模拟和气流循环优化设计
•   3.1 模拟优化方案设计
•   3.2 方案模拟仿真分析
•     3.2.1 顶面进侧面出
•     3.2.2 侧面进顶面出
•     3.2.3 侧面进侧面出
•     3.2.4 方案优化讨论
•     3.2.5 方案通风死角讨论
•   3.3 试验结果分析与CFD模型验证
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 蒋蘋,杨希文,罗亚辉,龙莉霞,石毅新,胡文武

关键词: 风速,温度,计算机流体力学,优化设计,蔬菜气雾栽培箱

来源: 农业工程学报 2019年16期

年度: 2019

分类: 农业科技,基础科学

专业: 力学,农业工程

单位: 湖南农业大学工学院,南方粮油作物协同创新中心

基金: 国家重点研发计划项目(2017YFD0700903-2),湖南省重点研发计划项目(2018NK2063)

分类号: O35;S223

页码: 233-241

总页数: 9

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