基于CFD的精细化养殖鸡舍夏季内环境模拟研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leon2000
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精细化养殖重视鸡群生活区域的环境条件,为了克服气流分布不均、通风效率低及污染物排出不及时等问题,本文对自主设计的精细化小型鸡舍内环境展开研究。本研究采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,建立鸡舍夏季通风流场模型和夏季氨气扩散模型,并就不同结构设计构想进行研究,主要结论如下:(1)针对自主设计的精细化养殖鸡舍进行实地尺寸测量和现场实验,利用SolidWorks建立鸡舍三维模型和鸡只模型,确定了精细化鸡舍的通风方案设计,选定内环境检测仪器和方法,建立CFD模型,确立CFD方程和边界条件,以CFD模拟技术作为鸡舍内环境模拟的主要方法。(2)研究夏季精细化养殖鸡舍通风系统,采用Fluent作为求解器进行数值计算,比较模拟结果与实测结果,各测点风速的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)最大为19.1%,最大绝对误差为0.27m/s。通过数值模拟得到在内循环开启的情况下能够形成很好的室内循环效果,通风系统变频风机的设计满足对不同时段温度变化的调控,当外部气温时在30℃以上时,外循环进风口风速接近2m/s,利于鸡只体感降温,内部风速可调控在0.8m/s以上,符合鸡只夏季通风的标准。鸡舍的空气龄,在温度较高环境下,底部空气100s内即可换新一次,夜间开启工况五时,介于150s~180s舍内各处就可通风换气一次,能够符合鸡舍通风的设计标准。(3)研究夏季精细化养殖鸡舍氨气,根据在现有通风方式下测量的氨气浓度,分析现有通风模式存在的问题。模拟结果表明,在夏季Fan A=20Hz时难以满足鸡只对舍内环境质量的要求,内循环一侧氨气浓度偏高,多数高于15ppm。FanA等于30Hz和Fan A等于50Hz下都能使室内保持良好的通风状态,利于氨气的排出。通过模拟结果流线图,观察到氨气生成后气体迂回上升至顶部,然后下降再排出,所经历的流通路径较长。结合氨气比空气轻的特点,对现有的鸡舍结构提出改进方案,并利用CFD技术进行模拟分析,在原有鸡舍的基础上提出优化方案。(4)通过CFD模拟分析了结构改良后的鸡舍氨气排放。结果表明:顶开口能够使整体的氨气浓度明显下降,除了氨气生成区域产出氨气向出口处排出氨气浓度较高外,其非扩散路径氨气浓度都低于3ppm,说明改良后的鸡舍对促进氨气的排出起到了极大作用,顶部开设出风口有利于氨气排出鸡舍。
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