冷风挡帘对日光温室环境因子的影响及其优化设计

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:g10703107
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地处寒冷干旱地区的日光温室在自然通风时,靠近通风口处的作物会出现明显的长势衰退甚至死亡的现象,为阻挡自然通风时寒冷气流对作物的伤害,实际生产中会在通风口附近设置冷风挡帘结构,且不同的挡帘结构参数对日光温室室内气温及流场分布的影响不同。本文通过试验测试探究了在不同天气条件下,具有挡帘结构的试验温室和普通日光温室内气温的分布规律,并利用数值模拟方法对比研究了典型天气条件下,试验温室与对照温室内部气温及流场速度的差异。将近地表气温低于20℃的区域的面积大小作为评价指标,在数值模型内不断改变挡帘结构参数(迎风长度、倾斜角度),得到对应不同的进口风速边界条件,评价指标随结构参数变化的规律;利用非线性曲线拟合,得到挡帘结构参数对评价指标值的综合影响,确定挡帘结构的优化方案。测试对象为具有挡帘结构的试验温室和不具有挡帘结构的普通对照温室。在两温室南北方向的中间截面上布置11个空气温度测点(T1-T11);东、西山墙内表面各布置1个热通量测点(Hl-H2);在土壤表层沿跨度方向布置3个土壤温度测点(TS1-TS3),通风口处布置1个空气温度测点(TF)和1个风速测点(F1)。室外微气候由JLC-QTJ田间小气候气象监测站实时监测并记录采集数据。基于计算流体力学(CFD)方法,建立两温室的数值模拟模型。利用前处理软件Gambit建立两温室自然通风时的三维结构模型。模拟研究的计算域为日光温室整个内部空间。采用稳态模型、k-ε标准湍流模型求解室内空气流动;采用DO辐射模型实现太阳辐射对室内温度场的影响;由浮力驱动的自然对流采用Boussinesq模型,操作条件考虑重力作用;选取各测点在2015年1月21日13:00时的数据作为模型边界条件,经迭代后得到该时刻室内气温分布规律。结果表明:试验温室在主要耕作范围内的近地表气温均高于对照温室,温差最大值为4.2℃,最小值为1℃。气流在试验温室内部形成顺时针环流;而在对照温室形成逆时针环流。当通风口底端竖直高度为0.25m、宽0.3m时,挡帘结构的最优参数为迎风长度0.84m,倾斜角度76。,此时不同进口风速能满足大部分耕作区域地表温度高于20℃的生产要求。
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