人工光型植物工厂作为现代先进农业的发展形式,具有环境可控、安全卫生、生产周期短、能够使种植作物始终保持高质量生产等特点,在世界范围内迅速发展。在人工光植物工厂中,通风和空气循环下的强制对流可以控制生长环境并保持气候均匀。本论文以无作物的人工光型植物工厂作为研究对象,利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)构建三维植物工厂模型,模拟并探究不同通风模式下植物工厂内部气流场及温度场的分布情况。1.利用计算流体力学软件建立人工光植物工厂三维模型,将整个植物工厂作为计算域划分网格并进行模拟计算。设计了侧进侧出式、侧进侧上出式、侧进上出式3种气流循环模式,并将试验植物工厂设置为上进侧出式。模拟结果表明:风速与温度的平均绝对误差、平均百分误差及均方根误差分别为0.12m/s、1.1℃;11%、4%;0.18m/s、1.3℃,模拟准确。3种优化模式的风速值、温度值及二者均匀性均优于上进侧出式。分析比较植物冠层平面风速及温度值,得出侧进侧出式为最佳气流循环模式。与上进侧出式相比,侧进侧出式平均风速增加0.51m/s,均匀性指标变异系数降低17%,平均温度降低0.5℃。2.为人工光植物工厂设置两种管道式通风模式,方案1为侧壁进风口送风,顶部墙壁回风口回风,气流在管道底部风扇在压力作用下进入管道内部,并通过侧壁孔流入栽培架内部;方案2为气流直接由管道底部进入管道,并沿侧壁孔流入栽培架内部。利用CFD软件进行模拟并对比两种方案,结果表明:方案1中设定压力跃变值为150Pa,方案2中进风速度设定为3m/s时,作物冠层区域风速最适宜;两方案对比,方案2相较于方案1冠层区域风速更加适宜,且更加节约能源。3.设计一种栽培面积为80.5m~2的人工光型植物工厂,并为其设计四种气流循环模式,分别为上进侧出式(少回风口)、侧进上出式(少进风口)、上进侧出式(多回风口)、侧进上出式(多进风口)。利用CFD软件进行模拟并比较四种气流循环模式,结果表明:侧进上出式(多进风口)模式下冠层风速平均值最大,为0.90m/s,且>1.0m/s的百分率最高。上进侧出式(少回风口)模式中风速位于0.3~1.0m/s的百分率最高,且均匀性最好;上进侧出式气流循环模式中,改变出风口个数,结果差别不大,侧进上回式气流循环模式中,改变进风口个数,对植物工厂内气流影响较大。