基于CFD的設(shè)施環(huán)境氣溫時空變化預(yù)測模型研究.pdf

1、設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境調(diào)控技術(shù)對獲取優(yōu)質(zhì)優(yōu)產(chǎn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)品具有重要作用，其中溫室技術(shù)因其高產(chǎn)高質(zhì)特點已成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。如何制定合理的溫室氣溫調(diào)控方案，是提高溫室生產(chǎn)效益，降低能耗的關(guān)鍵問題。本文基于計算流體力學(xué)(CFD)建模方法，結(jié)合室外氣象預(yù)報信息，以蘇南地區(qū)大型連棟塑料溫室為研究對象，提出新的溫室氣溫時空變化預(yù)測模型，對模型進(jìn)行驗證分析。論文主要研究內(nèi)容包括:
　　(1)合理簡化溫室的物理模型，并建立與之對應(yīng)的CFD數(shù)學(xué)模型。其中

2、，采用Boussinesq假設(shè)處理自然對流的浮升力項;利用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型模擬室內(nèi)氣流流動，并在近壁面區(qū)域引入標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)進(jìn)行計算;輻射換熱的模擬選擇DO輻射模型;利用有限體積法對微分方程進(jìn)行離散，并選用分離式求解法對離散方程組進(jìn)行求解。
　　(2)搭建溫室試驗環(huán)境，制訂相關(guān)試驗方案。對夏季溫室自然通風(fēng)和濕簾-風(fēng)機通風(fēng)環(huán)境，以及冬季溫室日間保溫簾收攏和夜間保溫簾展開環(huán)境進(jìn)行試驗測量，為后續(xù)預(yù)測模型的建立與驗證提供參考依據(jù)。

3、>　　(3)基于CFD建模方法，結(jié)合室外氣象預(yù)報信息，改進(jìn)經(jīng)典的CFD模型，提出新的溫室氣溫時空變化預(yù)測模型。通過調(diào)整模型參數(shù)，引入室外氣溫、太陽輻射、濕簾-風(fēng)機對溫室氣溫的影響，建立夏季溫度時空變化預(yù)測模型;引入室外氣溫、太陽輻射、保溫簾對溫室氣溫的影響，建立冬季溫度時空變化預(yù)測模型。對不同季節(jié)不同調(diào)控措施下溫室氣溫的時空變化進(jìn)行預(yù)測。
　　(4)將模型預(yù)測結(jié)果與實測數(shù)據(jù)比較，試驗結(jié)果表明:預(yù)測值與實測值吻合良好，夏季試驗均方根

4、誤差在1.2℃以內(nèi)，最大相對誤差在6％以內(nèi)，平均相對誤差在4％以內(nèi)，冬季試驗均方根誤差在1℃以內(nèi)，最大相對誤差在16％以內(nèi)，平均相對誤差在12％以內(nèi)，所建溫室氣溫時空變化預(yù)測模型能夠準(zhǔn)確地預(yù)測溫室氣溫的時空變化。用預(yù)測模型分析溫室氣溫的分布情況，結(jié)果表明:夏季不同通風(fēng)條件下溫室氣溫空間分布存在明顯差異，濕簾-風(fēng)機降溫效果較自然通風(fēng)明顯，持續(xù)的濕簾-風(fēng)機通風(fēng)可將溫室氣溫控制在較低水平;冬季不加溫環(huán)境下溫室氣溫分布比較均勻，日間室內(nèi)氣溫明顯