规模化鸽舍通风空调送风仿真与气流组织优化设计

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在规模化鸽舍中,鸽舍温度及通风不均匀会对肉鸽造成冷应激等不利影响,导致肉鸽养殖效益降低。目前关于鸽舍的温度、通风均匀性研究较少,更多的是以鸡舍作为研究对象,鸡舍大多是密闭式建筑,普遍采用全面通风方式,然而鸽舍大多是半封闭式建筑,且内部布置复杂,若采用全面通风则会出现能耗大,通风气流组织不均匀的问题,因此鸽舍内使用局部通风是保证环境温度、通风均匀性的一种方案。为此,本文的主要工作是探究目前常用的局部通风方案运用在鸽舍的适用性,并对可能出现的不足进行分析,提出气流组织优化设计。主要工作内容和结果如下:(1)仿真模拟畜禽舍常用的局部通风方案——直管送风在鸽舍从上往下送风时对温度场、流场的影响。结果表明,当22℃冷风从风管吹出时,最上层鸽笼的肉鸽体表温度降幅达到6℃左右。同时,该层区域从初始温度为32.7℃降到了平均温度24.6℃,而中间层、最下层区域的平均温度较最上层的高,分别为29.2℃、33.4℃,这是由于挡粪板阻挡了部分冷风,使得下面两层的鸽笼气流组织与冷风换热较少。另外,部分冷风遇到挡粪板后会向上卷起,形成涡流区,容易让固体污染物向空中发散,不利于鸽舍环境卫生。(2)对仿真结果分析,发现先将送风引入空气分布器进行二次分配,再借助导管把风送到每个鸽笼,实现均匀送风。因此参考了空气分布器造型相关研究,并根据鸽舍、鸽笼布置特点进行设计,最后确定了鸽舍空气分布器的结构是入口为圆锥形,与之相连接的是一直管段,然后是变径过渡段,出口为一直管段,最后在出口段用开了12个送风孔的圆板封闭。(3)使用Creo建模软件按照1:1比例建立模型,然后使用Star CCM+仿真软件模拟空气分布器在无障碍物的大空间里送风情况,发现空气分布器内部静压强分布均匀,所有送风口的射流扩散角相似,气流扩散发展充分,气流组织之间没有出现明显的干扰现象,大空间温差小,达到了大空间环境温度、通风均匀的仿真结果,因此证明了这款空气分布器能均匀送风到目标区域。(4)模拟温度为22℃,质量流量为0.0045kg/s的风进入空气分布器,随后送到环境温度为32.7℃的鸽舍时的场景。结果表明,当冷风通过空气分布器吹向肉鸽,肉鸽的体表温度从初始值41℃降到了38℃以下,最上层、中间层、最下层鸽笼区域的平均气温也从32.7℃分别降到了27.2℃、27.2℃、26.1℃,三层鸽笼区域的温差小,由此可得本文设计的空气分布器能保证不同区域的温度均匀性;当气流分别吹向肉鸽的背部上方空间、背部、侧面时,最上层、中间层、最下层鸽笼区域的平均风速分别为0.05m/s、0.03m/s、0.02m/s,由此可得肉鸽的位置会影响鸽笼内的气流组织,阻碍物与送风的接触面积越小,对通风气流组织的越均匀。(5)通过实验验证空气分布器分布气流的均匀性和模拟的准确性。结果表明,在送风管送风风速从8.6、7.4、7m/s依次降低时,空气分布器出风口风速的标准差依次降低,即空气分布器均匀送风效果越好;当空气分布器接上送风导管为鸽笼送风时,每个送风口风速基本相似,实现了鸽舍均匀送风的目的,该情况也和模拟结果一致。
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