论文部分内容阅读
蛋鸭笼养作为近年来兴起的一种养殖模式,有利于我国蛋鸭产业走向规模化生产。由于该种养殖模式是全封闭式且载鸭数量多、密度高,必须为鸭只提供舒适的养殖环境。因此本文通过数值模拟选择外界温度最不利于鸭只生长的冬夏两季对4层层叠式笼养鸭舍内环境进行模拟。一方面通过实地环境测量观察舍内环境是否满足鸭只生活需要,另一方面通过模拟得到舍内气流场、温度场等的分布规律,对鸭舍结构优化和环境控制提出建议。
本研究中将笼架简化,考虑其对气流的阻挡作用。将鸭笼及鸭只视为释放热量及CO2的多孔介质,通过数值模拟得到多孔介质区阻力系数。模拟夏季环境时采用标准k-ε湍流模型进行求解。将湿帘视为进风口,在进风口处设置阻力系数表示湿帘的通风阻力。模拟冬季环境时将通风小窗视为压力入口。选用RNGk-ε湍流模型进行求解。两种情况下近壁面区域均采用标准壁面函数处理,风机均视为速度出口。研究结果如下:
1)模拟发现,夏季侧湿帘与端墙之间存在通风死区。温度分布趋势为越靠近风机端,温度越高。冬季鸭舍未安装通风小窗区域较其余区域风速小,温度高,CO2浓度大。夏季模拟点中,风速场与温度场平均相对误差分别为12.6%和0.44%。冬季模拟点中,温度场与CO2浓度场平均相对误差分别为1.8%和6.6%。模拟值与实测值之间有较好的吻合度。
2)纵墙湿帘越靠近净道端山墙,鸭舍前端通风死区越小,因此纵墙湿帘应尽量靠近净道端山墙。只开启端墙湿帘,入口风温24℃时,入口风速由1m/s增加至2m/s,长度方向上温度差减小2℃。增加屋顶挡风板,入口风速1m/s时,每层鸭笼平均风速增幅35.7%~51.5%。
3)通风小窗在长度方向分布的均匀性显著影响舍内环境分布的均匀性,故通风小窗应沿长度方向均匀分布。通风小窗安装较高更易形成贴附射流,使舍内环境更优。
本研究中将笼架简化,考虑其对气流的阻挡作用。将鸭笼及鸭只视为释放热量及CO2的多孔介质,通过数值模拟得到多孔介质区阻力系数。模拟夏季环境时采用标准k-ε湍流模型进行求解。将湿帘视为进风口,在进风口处设置阻力系数表示湿帘的通风阻力。模拟冬季环境时将通风小窗视为压力入口。选用RNGk-ε湍流模型进行求解。两种情况下近壁面区域均采用标准壁面函数处理,风机均视为速度出口。研究结果如下:
1)模拟发现,夏季侧湿帘与端墙之间存在通风死区。温度分布趋势为越靠近风机端,温度越高。冬季鸭舍未安装通风小窗区域较其余区域风速小,温度高,CO2浓度大。夏季模拟点中,风速场与温度场平均相对误差分别为12.6%和0.44%。冬季模拟点中,温度场与CO2浓度场平均相对误差分别为1.8%和6.6%。模拟值与实测值之间有较好的吻合度。
2)纵墙湿帘越靠近净道端山墙,鸭舍前端通风死区越小,因此纵墙湿帘应尽量靠近净道端山墙。只开启端墙湿帘,入口风温24℃时,入口风速由1m/s增加至2m/s,长度方向上温度差减小2℃。增加屋顶挡风板,入口风速1m/s时,每层鸭笼平均风速增幅35.7%~51.5%。
3)通风小窗在长度方向分布的均匀性显著影响舍内环境分布的均匀性,故通风小窗应沿长度方向均匀分布。通风小窗安装较高更易形成贴附射流,使舍内环境更优。