食用菌栽培菇房能够创造出适合食用菌生长的环境条件,可以满足其在不同生长阶段对环境条件的不同需求。随着生产规模化和工厂化发展,食用菌栽培菇房结构逐渐大型化,导致环境因子分布不均匀性增加,部分位置存在热量堆积现象,对通风部件和控制系统提出了更高的要求。本文利用CFD技术分析食用菌菇房内环境状况,优化通风结构配置,改进菇房结构,改善气流流动状况和温度分布的均匀性,为食用菌生长提供良好的发育环境。本文以镇江某公司的草菇栽培菇房为研究对象,分析其内部环境分布情况,建立CFD模型,并进行环境测量试验和食用菌生长活动测量试验,进行CFD模拟并验证,进而改进菇房结构。主要研究内容为:(1)建立了菇房环境的CFD模型。通过分析菇房内流体的运动特性,选择相应的控制方程,Realizable k-ε湍流模型和壁面函数法,构建适合于菇房内部环境CFD分析的数值模型。(2)开展了菇房生产状态下的环境分布测量试验,进行菇房环境分析,获得菇房内温度分布及变化规律。大、小型两种菇房的试验结果显示,生产中小型菇房内温度一直处于变化状态;培养料为主要热源,其温度最高为32.5℃,培养料层之间的温度稍低为30～32℃;室内过道内的温度最低为29～31℃,其中菇房底层的温度普遍较低29～31℃。大型菇房内温度变化及分布规律与之相似。为获取CFD分析所需参数,进行了草菇呼吸作用试验,以计算呼吸热量,并使用菇房能量平衡模型对之进行验证,两种估算方法所得呼吸热量相差10%。测量培养料的含水量22.67%,计算得其比热容1.125 MJ/(m~3·℃)和导热系数0.135 W/(m·℃)。将测得参数用于后续菇房环境CFD建模和分析。(3)分析菇房内气流分布和温度变化,进行菇房环境CFD非稳态模拟。结果显示:菇房的通风方式为紊流射流,其中小型菇房存在射流流股摆荡的情况,影响菇房内气流均匀分布;大型菇房存在射流贴壁附流的现象,使得菇房内温度上下分层。模拟结果与试验数据的最大绝对误差为0.4℃,吻合性较好。(4)研究菇房通风优化方案。在小型菇房通风优化方案研究中,保持菇房总进风口流量不变,改变送风孔直径,分析送风孔出口风速对菇房内各层栽培架之间气流速度的影响。结果表明:送风孔直径越小,其出口风速越高,菇房内各培养料层间平均风速越大,速度均匀性越差,较好的出口风速为15m/s左右。并进一步分析了不同回风口高度对温度分布的影响,结果显示,回风口位于上部所得的温度均匀性最好。对于大型菇房结构,分析了三种通风方案。结果显示:单送风管道仍可以用于大型菇房结构。在双送风管道情况,气流贴壁面向下流动时,存在温度梯度分布,通过提高底层培养料高度至0.4m,将回风口及出风口设置在上层,可以减少菇房内温度不均匀分布;气流贴附培养架向下流动时,送风管道距壁面0.40m,距培养架0.15m时,可以获得较为均匀的温度分布。