基于 nullnullnull 冬季溫室大棚的模擬分析 李夏青 null 鄧書輝 null 汝 null 林 null 楊 null 龍 null 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) nullnull土木水利學(xué)院 nullnull工程學(xué)院 黑龍江 大慶 nullnullnullnullnullnull 摘要 為了研究在冬季溫室大棚內(nèi)溫度場和濕度場 對黑龍江省大慶市某大棚進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)研究 對溫室 采用 nullnullnull nullnullnullnull 湍流模型以及 nullnull輻射模型建立相應(yīng)的數(shù)值模擬 對溫室大棚中的溫度場進(jìn)行 nullnullnull模擬 并對溫室 中的實(shí)測值進(jìn)行分析比較 得到在冬季情況下溫濕大棚內(nèi)溫度場和濕度場的分布規(guī)律 驗(yàn)證各測點(diǎn)的實(shí)測值與模 擬值的相對誤差 結(jié)果表明在冬季情況下溫室大棚內(nèi)進(jìn)行 nullnullnull數(shù)值模擬時(shí) 由于溫室內(nèi)沒有通風(fēng) 室內(nèi)的氣體流 動(dòng)是由于室內(nèi)外溫差引起的熱壓作用產(chǎn)生的 在溫室的垂直方向上 溫度存在著明顯的梯度分布 從地面到頂部 溫度逐漸上升 但是由于頂部覆蓋材料可以直接吸收太陽輻射 使得此處溫度梯度出現(xiàn)劇烈變化 在水平方向上 溫室內(nèi)中部區(qū)域溫度較高 相對濕度變化趨勢與溫度變化趨勢相反 實(shí)測結(jié)果也與 nullnullnull模擬結(jié)果接近 表明 nullnullnull 模擬溫室內(nèi)溫 濕度情況真實(shí)有效 關(guān)鍵詞 溫室大棚 nullnullnull模型 相對濕度 自然通風(fēng) nullnull 引言 近年來我國溫室大棚多以塑料大棚日光溫室等簡易溫室為主 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展 nullnullnull 技術(shù)被廣泛 的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚 null nullnull nullnullnull 可以通過對模型的建模和數(shù)學(xué)模擬分析 以質(zhì)量 動(dòng)量 能量三大守恒定律為數(shù) 據(jù)計(jì)算的理論分析 佟國紅 null null 等對日光溫窒內(nèi)環(huán)境進(jìn)行 nullnullnull 模擬 采用實(shí)際測量的風(fēng)速和溫度值作為邊 界條件 研究發(fā)現(xiàn)模擬得到的空氣和土壤兩者的溫度與實(shí)測值的變化規(guī)律是一致的 同年 又對一個(gè) nullnullnullnullnullnull 的等比例豬舍模型進(jìn)行了三維穩(wěn)態(tài)模擬 對比模擬的氣流速度與舍內(nèi)的實(shí)測速度值 研究發(fā)現(xiàn)氣流入口處的 端動(dòng)能 null 及耗散率 null 會對舍內(nèi)氣流速度的模擬結(jié)果產(chǎn)生影響 王成哲 null 用 nullnullnull 模擬拱形棚和單坡棚兩種 典型溫室大棚的通風(fēng)情況 并進(jìn)行對比和優(yōu)化 單天禹 null 采用 nullnullnull 模擬水幕大棚的溫度場 研究其特點(diǎn)及 相對于水幕對大棚溫度的影響 孫鑫 null 基于 nullnullnullnullnullnullnullnullnull 軟件建立三座新型塑料大棚的 nullnullnull 模型 研究塑 料大棚內(nèi)部不同區(qū)域和不同塑料大棚相同區(qū)域的溫度場分布規(guī)律 為模擬不同邊界條件下棚內(nèi)的溫度場 氣 流場提供理論基礎(chǔ) 鄧書輝 null 等在天津市某開放式牛舍氣流場實(shí)測的基礎(chǔ)上 采用 nullnullnull 軟件 建立了 nullnull 組 不同的幾何模型 分析風(fēng)機(jī)安裝高度和傾角等風(fēng)機(jī)安裝參數(shù)對擾流效果的影響 結(jié)果表明 風(fēng)機(jī)安裝高度對 擾流效果影響不大 風(fēng)機(jī)角度對擾流效果有影響 不同的風(fēng)機(jī)角度對擾流效果的影響也不同 當(dāng)在臥欄上方 設(shè)置的風(fēng)機(jī)角度為 nullnullnull 頸枷上方設(shè)置的風(fēng)機(jī)角度為 nullnullnull 時(shí)擾流效果最好 王校帥 nullnull 采用 nullnullnullnullnullnull 軟件 以浙 江省代表性的分娩母豬舍和蛋雞舍為研究對象 運(yùn)用 nullnullnullnullnullnullnull 湍流模型對舍內(nèi)的氣流場 溫度場和濕度場 進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)模擬 并評估其熱環(huán)境質(zhì)量 文章是國內(nèi)首次運(yùn)用 nullnullnull 對畜禽舍內(nèi)濕度場進(jìn)行模擬 發(fā)現(xiàn)對 于母豬舍而言 濕簾通風(fēng)系統(tǒng)在高溫夏季不能很好滿足舍內(nèi)母豬與仔豬對環(huán)境的要求 對蛋雞舍而言 模擬 結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)在通風(fēng)降溫和通風(fēng)組織方面存在不足 無法滿足蛋雞對環(huán)境的要求 為此 運(yùn)用 nullnullnull 技術(shù)研究溫室自然通風(fēng) 借助 nullnullnull 技術(shù)模擬溫室內(nèi)溫度場和氣流場的變化情況 研究溫室大棚自然通 風(fēng)下的氣流特征及溫度流場特點(diǎn) 然后結(jié)合湍流模型和輻射模型對溫室大棚里的氣流模式及溫濕度進(jìn)行模 擬和預(yù)測 并將實(shí)際測量值與模擬值對比計(jì)算出誤差 nullnull 材料與方法 nullnullnullnull 溫室模型 研究選取了黑龍江省大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)試驗(yàn)基地的溫室大棚 試驗(yàn)依據(jù)實(shí)地測量對長 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 基金項(xiàng)目 奶牛舍臥床旋耕平整裝置研究 nullnullnullnullnullnullnull nullnullnull 作者簡介 李夏青 nullnullnullnull null 女 陜西扶風(fēng)人 碩士 主要從事空氣源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)育雛鵝舍中的應(yīng)用研究 通訊作者 鄧書輝 nullnullnullnull null 男 黑龍江雞東人 博士 碩士生導(dǎo)師 教授 主要從事設(shè)施養(yǎng)殖過程控制與環(huán)境 建筑節(jié)能研究 nullnull null 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) nullnullnullnullnullnull 年第 null期 總第 nullnullnull期 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 寬 nullnullnullnullnullnull 高 nullnullnullnullnull 的溫室大棚進(jìn)行建模 以笛卡爾坐標(biāo)系為基礎(chǔ) 確定塑料溫室正西方向?yàn)?null 軸正向 正南方向?yàn)?null 軸正向 高度方向?yàn)?null 軸正 向 以溫室正門中點(diǎn)為零點(diǎn) 如圖 null 所示建立空間 直角坐標(biāo)系 在 nullnullnullnull 軟件中采用由點(diǎn)到線 由線 到面 建立溫室大棚的三維模型 之后再對其進(jìn)行網(wǎng) 格劃分 試驗(yàn)選取 null 個(gè)測量點(diǎn)如圖 null 所示 平面坐 標(biāo)以門的中心為坐標(biāo)原點(diǎn) 距離地面的高度約為 nullnullnullnullnull 處 null 個(gè)測點(diǎn) nullnullnullnullnull 處 null 個(gè)測點(diǎn) nullnullnullnullnullnull 處 null 個(gè)測點(diǎn) nullnullnullnullnullnull 處 null 個(gè)測點(diǎn) nullnullnullnullnullnull 處 null 個(gè) 測點(diǎn) nullnullnullnullnullnull 處 null 個(gè)測點(diǎn) 分別測量溫室大棚內(nèi)的 風(fēng)速 溫度與相對濕度 nullnullnullnull 數(shù)學(xué)模型 圖 null null 溫室大棚測點(diǎn)布置圖 nullnull 該模型滿足質(zhì)量守恒定律和動(dòng)量守恒定律 且假定溫室內(nèi)空氣為不可壓縮湍流 在該模擬研究中 對于溫室所處環(huán)境作了簡化處理 模擬的是一個(gè)穩(wěn)態(tài)環(huán)境 即沒有機(jī)械通風(fēng)處整個(gè)室內(nèi)處于封閉狀態(tài) 針 對此設(shè)置具體邊界條件使溫室達(dá)到的一個(gè)環(huán)境因子穩(wěn)定平衡的狀態(tài) 但是實(shí)際的溫室內(nèi)部環(huán)境十分復(fù) 雜且實(shí)時(shí)變化 并不能完全準(zhǔn)確的模擬出溫室內(nèi)的具體概況 只能模擬一個(gè)相對穩(wěn)定理想狀態(tài) 控制方 程通用形式 nullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null 式中 表示通用變量 nullnull 為廣義擴(kuò)散系數(shù) null 為廣義源項(xiàng) null null 為通過控制體表面的對流量 nullnullnullnull 網(wǎng)格劃分 試驗(yàn)采用的是雙層拱架塑料大棚模型 運(yùn)用 nullnullnullnull 軟件中的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格進(jìn)行網(wǎng)格劃分 這有利于提 高模型的計(jì)算精度 nullnull 在溫度變化較大的地方進(jìn)行網(wǎng)格加密 網(wǎng)格質(zhì)量為 nullnullnull 最小網(wǎng)格體積 nullnullnullnullnull null 最 大網(wǎng)格體積 nullnullnullnullnull null 共生成網(wǎng)格 nullnullnullnullnullnullnull 個(gè)網(wǎng)格 用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬 nullnullnullnull 邊界條件設(shè)置 導(dǎo)入 nullnullnullnullnullnull 軟件進(jìn)行數(shù)值求解 由于大棚內(nèi)氣流近似于穩(wěn)態(tài)因此模擬選用 nullnullnullnullnullnullnull 湍流模型和 nullnull 輻 射模型 近壁區(qū)采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)進(jìn)行模擬 控制方程采用基于有限體積的離散方法 壓力 null 速度耦合求解 器 選用 nullnullnullnullnullnull 算法 動(dòng)量和湍流動(dòng)能選用二階迎風(fēng)離散格式 整個(gè)溫室內(nèi)流體為空氣 并設(shè)置空氣屬性 為不可壓縮的理想氣體 在重力方向設(shè)置重力加速度 nullnullnullnullnull null null 圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊界類型設(shè)置為無滑移壁面 溫 度采用紅外測溫儀進(jìn)行測量 nullnull 結(jié)果與分析 nullnullnullnullnullnullnull 模擬結(jié)果分析 圖 null null nullnullnullnull 溫度云圖 圖 null null nullnullnullnull 截面速度分布云圖 nullnull 根據(jù)溫度分布云圖分析 在 nullnullnullnullnull 截面處中部的溫度高于東西兩側(cè) 這是由于受的太陽輻射較大 造 成了東西側(cè)溫度分布不均勻的結(jié)果 見圖 null 在 nullnullnullnullnull 截面的速度云圖可以發(fā)現(xiàn)在門處空氣流速最大 見 nullnull null 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) nullnullnullnullnullnull 年第 null期 總第 nullnullnull期 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 圖 null 而在溫室內(nèi)其他地方速度均勻分布 是因?yàn)闇厥议T開動(dòng)以及冷風(fēng)滲透所導(dǎo)致 這種邊界條件在采用 數(shù)值模擬時(shí)很難實(shí)現(xiàn) 并且本文在模擬過程中忽略了溫室內(nèi)作物對溫度場和速度場的影響 同時(shí) 分析可得 在溫室的垂直方向上 溫度存在著明顯的梯度分布 從地面到頂部溫度逐漸上升 但是由于頂部覆蓋材料可 以直接吸收太陽輻射 使得此處溫度梯度出現(xiàn)劇烈變化 在水平方向上 溫室內(nèi)中部區(qū)域溫度較高 nullnullnullnull 模擬結(jié)果測試 通過采用美國 nullnullnullnullnull 公司生產(chǎn)的 nullnullnullnullnullnullnull 無線藍(lán)牙溫濕度記錄儀將采集各測量點(diǎn)實(shí)測值與所得的模 擬值繪制折線圖 null 判斷實(shí)測與模擬值的變化趨勢是否吻合 采用相對誤差的檢驗(yàn)方式 對所得各測量點(diǎn)模 擬值與實(shí)際測量值的多點(diǎn)平均值進(jìn)行比較 相對誤差小于 nullnullnull 時(shí) 則認(rèn)為該模型可行 相對誤差法的計(jì)算見 公式如下 nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull null 式中 nullnull 為模擬值 nullnull 為實(shí)測平均值 試驗(yàn)實(shí)測值與模擬值的相對誤差小于 nullnullnull 模型可行 網(wǎng)格數(shù)量增加 收斂時(shí)間也隨之增加 但網(wǎng)格數(shù)量較少時(shí) 其計(jì)算值與模型實(shí)驗(yàn)對比誤差較大 nullnull 網(wǎng)格 數(shù)量對模擬結(jié)果具有極大影響 網(wǎng)格數(shù)量過少時(shí) 計(jì)算值的誤差也較大 而當(dāng)網(wǎng)格數(shù)過多時(shí) 模擬結(jié)果變化差 異不大 nullnull 為了驗(yàn)證 nullnullnull 模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性 測量了溫室大棚各點(diǎn)的溫濕度變化情況 試驗(yàn)從 nullnullnullnull 年 nullnull 月 nullnull 日 nullnull nullnull 到 nullnull 月 nullnull 日 nullnull nullnull 進(jìn)行 測試時(shí)溫室的門全部封閉 測試天氣均為陰 測量室內(nèi)外氣象參 數(shù) 測試儀器有溫卷尺 溫濕度傳感器 紅外線測距儀等 數(shù)據(jù)采集頻率每 nullnullnullnull 采集 null 次溫濕度 測試期間 氣象參數(shù)相對穩(wěn)定 測點(diǎn)溫濕度由溫濕度傳感器采集 采樣結(jié)束后 所有測試數(shù)據(jù)均取均值處理 如圖 null 所 示雖然實(shí)測結(jié)果與模擬結(jié)果存在一定差異 但是最大誤差在 nullnullnull 以內(nèi) 從整體上看溫濕度的變化趨勢一致 說明對溫室的模擬結(jié)果成功 所建 nullnullnull 模型有效 nullnullnullnull nullnullnullnull 圖 null null 模擬值與實(shí)測值的比較 nullnull null 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) nullnullnullnullnullnull 年第 null期 總第 nullnullnull期 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull 結(jié)論 根據(jù)研究建立的溫室大棚的三維模型以及實(shí)地測量得出 null 模擬結(jié)果表明在溫室垂直方向上 溫度存在 著明顯的梯度分布 從地面到頂部溫度逐漸上升 但是由于頂部覆蓋材料可以直接吸收太陽輻射 使得此處 溫度梯度出現(xiàn)劇烈變化 在水平方向上 溫室內(nèi)中部區(qū)域溫度較高 null 測量結(jié)果表明室內(nèi)溫度與相對濕度 的變化趨勢是相反的 溫度高時(shí)相對濕度小 溫度低時(shí)相對濕度大 測試期間 室內(nèi)平均最高溫度 nullnullnull 最 低溫度 nullnullnullnull 室內(nèi)最大相對濕度 nullnullnull 最小相對濕度 nullnullnullnullnull null 通過 nullnullnull 模擬各測點(diǎn)平均溫濕度與與實(shí) 測值進(jìn)行對比 模擬值與實(shí)測值相對誤差在 nullnullnull 以內(nèi) 模擬與實(shí)測溫室內(nèi)的溫濕度變化趨勢基本吻合 nullnull 參考文獻(xiàn) null null 尹奎超 null某溫室大棚自然通風(fēng)的 nullnullnull模擬分析 null null建筑熱能通風(fēng)空調(diào) nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull null null 肖玉鋒 null基于積溫理論和 nullnullnull方法的北方草莓日光溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究與開發(fā) null null沈陽 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) nullnullnullnullnull null null 趙融盛 蔡澤林 楊志 等 null側(cè)通風(fēng)口高度對塑料溫室氣流及溫濕度的影響 null null中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull null null 佟國紅 李保明 nullnullnullnullnull nullnull 等 null用 nullnullnull方法模擬日光溫室溫度環(huán)境初探 null null農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null null 佟國紅 張國強(qiáng) nullnullnullnullnullnullnull nullnull 等 null豬舍內(nèi)氣流變化的模擬研究 null null沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull null null 王成哲 null兩類典型溫室大棚機(jī)械通風(fēng)氣流組織及優(yōu)化研究 null null西安 西安建筑科技大學(xué) nullnullnullnullnull null null 單天禹 null水幕大棚 nullnullnull數(shù)值模擬及熱效能分析 null null大慶 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) nullnullnullnullnull null null 孫鑫 null大跨度塑料大棚熱環(huán)境及有限元模擬分析 null null泰安 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) nullnullnullnullnull null null 鄧書輝 施正香 范淋佳 等 null基于 nullnullnull的開放式牛舍擾流風(fēng)機(jī)安裝參數(shù)優(yōu)化 null null農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull null 王校帥 null基于 nullnullnull的畜禽舍熱環(huán)境模擬及優(yōu)化研究 null null杭州 浙江大學(xué) nullnullnullnullnull nullnull null 唐家鵬 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull超級學(xué)習(xí)手冊 null null北京 人民郵電出版社 nullnullnullnullnull nullnull null 何國敏 汪小旵 孫國祥 null現(xiàn)代化溫室自然通風(fēng)時(shí)濕熱環(huán)境 nullnullnull模擬研究 null null西南大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null 路文淵 賈蕾 null日光溫室穩(wěn)態(tài)溫度場的數(shù)值模擬 null null山西建筑 nullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnullnullnull nullnull null 馮靜安 唐小琦 王衛(wèi)兵 等 null基于網(wǎng)格無關(guān)性與時(shí)間獨(dú)立性的數(shù)值模擬可靠性的驗(yàn)證方法 null null石河子大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科 學(xué)版 nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnull nullnullnull 基于鄉(xiāng)村振興視角的我國農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展芻議 馬行智 菲律賓巴利瓦格大學(xué) 研究生院 布拉干 巴利瓦格 nullnullnullnull 摘要 農(nóng)業(yè)數(shù)字化是當(dāng)前世界各國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)主要的轉(zhuǎn)型方式 也是我國鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興發(fā)展的新型手段 近年 來 我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐越來越快且效果明顯 逐步成為我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展的中流砥柱 通過 闡述數(shù)字農(nóng)業(yè)的概念及農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展的趨勢益處 分析我國農(nóng)業(yè)數(shù)字化發(fā)展的現(xiàn)狀和面臨的挑戰(zhàn) 從而指出我 國農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中出現(xiàn)的問題和疏漏 并對其存在的難點(diǎn)和問題提出具有完善意義的建議 旨為促進(jìn)我國 農(nóng)業(yè)農(nóng)村數(shù)字化發(fā)展 推動(dòng)鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興具有一定的啟示價(jià)值 關(guān)鍵詞 挑戰(zhàn) 展望 鄉(xiāng)村振興 農(nóng)業(yè)數(shù)字化 發(fā)展 隨著數(shù)字技術(shù)的迅猛發(fā)展 全球正在步入數(shù)字化時(shí)代 如今大數(shù)據(jù) nullnull 人工智能 云計(jì)算 nullnull 等數(shù)字技 術(shù)新業(yè)態(tài)層出不窮 各行各業(yè)都積極地響應(yīng) 并與之深度融合 這為數(shù)字農(nóng)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新提供了有利的契 機(jī) 尤其是近些年我國農(nóng)村電商數(shù)字化 鄉(xiāng)村治理數(shù)字化等技術(shù)的成功運(yùn)用 為我國鄉(xiāng)村振興發(fā)展提供了便 利和基礎(chǔ) 因此 數(shù)字農(nóng)業(yè)是推動(dòng)鄉(xiāng)村振興的重要舉措 也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村振興發(fā)展的必由之路 nullnullnullnull 年 null 月發(fā)布的 中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 nullnullnullnull 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要 中提出加快發(fā) 展智慧農(nóng)業(yè) 推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和管理服務(wù)的數(shù)字化改造 nullnullnullnull 年 null 月農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā) 關(guān)于加快農(nóng)業(yè)全 收稿日期 nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 作者簡介 馬行智 nullnullnullnull null 男 安徽馬鞍山人 在讀博士 主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理 企業(yè)管理研究 nullnull null 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) nullnullnullnullnullnull 年第 null期 總第 nullnullnull期 null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull