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相比于传统玻璃温室正压温室可以创造出更有利于作物生长的环境,近年来国内开始引进推广和重视正压温室研究应用。正压通风管部件是正压温室配套装备中的核心部件,开展基于CFD的正压温室通风管部件设计与温室环境分析,有重要的理论意义和实用价值。本文以正压温室的通风管部件为研究对象,分别完成了120m、60m两种长度规格的正压通风管部件的结构设计。对所设计的长120m规格正压通风管进行CFD分析与试验检验,以验证设计方案的准确性。将60m规格长度正压通风管部件应用于实际正压温室,并进行通风性能试验检测验证。进一步开展正压温室环境调控试验研究,通过研究正压温室进行外循环通风与内循环通风时温室内的环境变化,分析不同通风模式下通风管部件对温室内环境的影响。结合试验测量数据,对正压温室进行CFD建模并验证;根据CFD模型对正压温室环境调控进一步模拟分析,并提出优化策略。本文的主要研究内容为:1.开展正压通风管部件结构与通风性能试验研究。根据长度为120m与60m正压温室夏季降温所需通风量,分别设计相应正压通风管部件的结构参数,并通过CFD分析、试验研究其适用性。(1)针对120m长正压温室通风管部件的设计方案,选择合适的计算域并进行网格划分,建立120m长通风管CFD分析模型对其通风性能进行分析,以验证设计方案的准确性。CFD分析结果显示:沿通风管长度方向,空气流速逐渐降低;计算域内空气流速较均匀,处于0.35-0.5m/s之间;通风管上各处出风孔空气流速基本相同,说明各出风口流速均匀,设计的通风管符合预期要求。分析完成后,搭建120m长通风管试验场地,开展对所设计120m长通风管通风时管道中心以及出风孔风速测量试验,对120m长通风管的设计方案以及CFD模型进行检验。试验结果显示:各出风孔风速较为均匀,处于9.5-9.8m/s范围内,出风孔风速的标准差为0.107℃,符合设计要求。通风管中心风速的试验值与仿真值变化趋势一致,不同测点位置风速可以较好的模拟出来,所建立的120m长通风管CFD模型有效。(2)结合构建的正压温室CFD模型,对设计的60m长通风管部件进行仿真分析,结果显示:通风管前端与末端出风孔风速基本相同,说明通风管上各处出风孔空气流速均匀,符合长60米规格通风部件设计要求。对60m长通风管部件与正压温室进行了试验研究,分析60m长通风管部件通风性能以及正压温室进行外循环通风与内循环通风时温室内的环境变化规律。通风部件试验结果显示:通风管上各位置出风孔风速均匀,出风孔风速的标准差为0.082℃,符合设计要求。通风管中心风速的试验值与仿真值最大误差为0.9m/s,处于可接受范围内,证明了所建立的CFD模型有效,60m长通风部件方案达到设计目的,可进一步对新建正压温室进行环境分析。2.正压温室CFD建模与环境仿真分析研究。以60m长度规格正压通风管部件和正压温室为研究对象,针对温室内部结构特点,对温室内物理模型适当简化,选择合适的计算区域进行网格划分。根据通风时内部气流变化特点,确定了DO辐射模型、壁面函数法、k-ε湍流模型、多孔介质模型作为正压温室的数值模型以及模型所需要设置的边界条件,建立了包含通风部件的正压温室三维计算模型。使用正压温室CFD模型进行仿真分析,并通过试验数据对模拟结果进行验证,结果表明:外循环通风时,试验值与仿真值最大误差为1.8℃,最大相对误差为6.36%;内循环通风时,最大误差为0.6℃,最大相对误差为2.34%,两种工况下各测点温度变化曲线基本一致,表明所建立的正压温室CFD模型有效。3.完成正压温室环境因子分布试验分析。正压温室环境测量试验表明,正压温室进行外循环通风时,由于作物对气流的阻碍作用,1.5m高度区域温度相对较高,比2.5m与3.2m高度区域温度高出1-2℃。试验时室外温度为18-21℃,当关闭风机后,温室内温度快速升高,各高度区域温度均超过32℃,最高温度达到33.3℃。正压温室进行内循环通风前,温室内由于太阳的辐射作用,3.2m高度区域温度较高,比1.5m高度区域温度高出0.5-1℃。当温室内进行内循环通风时,温室内各区域温度更加接近,温度均匀性更高。4.利用正压温室CFD模型,进一步分析正压温室进行外循环通风与内循环通风工况下温室内气候环境的变化规律。仿真结果显示:正压温室进行外循环通风时,温室内前端与尾部易出现局部温度较高区域,尤其对于正压温室前端,温度分布不均匀,由于作物对气流有较大的阻碍作用,使得管道上方的作物区域温度也相对较高。正压温室进行内循环通风时,由于尾部空气流动性较差,易造成温室尾部温度相对较高。根据正压温室两种通风工况下存在的问题,对于正压温室的外循环通风与内循环通风,分别提出改变通风管入口风速与打开通风管尾部通风孔优化策略。分析结果表明:改进后正压温室进行外循环通风时,通风管入口风速为7m/s,可以获得较好的温度分布。对于正压温室内循环通风,打开通风管尾部通风孔后,温室尾部空气流动效果更好,温室内温度分布更加均匀。