基于CFD的設施環(huán)境氣溫時空變化預測模型研究.pdf

1、設施農業(yè)環(huán)境調控技術對獲取優(yōu)質優(yōu)產農業(yè)產品具有重要作用，其中溫室技術因其高產高質特點已成為設施農業(yè)發(fā)展的重要方向。如何制定合理的溫室氣溫調控方案，是提高溫室生產效益，降低能耗的關鍵問題。本文基于計算流體力學(CFD)建模方法，結合室外氣象預報信息，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測模型，對模型進行驗證分析。論文主要研究內容包括:
　　(1)合理簡化溫室的物理模型，并建立與之對應的CFD數學模型。其中

2、，采用Boussinesq假設處理自然對流的浮升力項;利用標準k-ε湍流模型模擬室內氣流流動，并在近壁面區(qū)域引入標準壁面函數進行計算;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行離散，并選用分離式求解法對離散方程組進行求解。
　　(2)搭建溫室試驗環(huán)境，制訂相關試驗方案。對夏季溫室自然通風和濕簾-風機通風環(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)境進行試驗測量，為后續(xù)預測模型的建立與驗證提供參考依據。

3、>　　(3)基于CFD建模方法，結合室外氣象預報信息，改進經典的CFD模型，提出新的溫室氣溫時空變化預測模型。通過調整模型參數，引入室外氣溫、太陽輻射、濕簾-風機對溫室氣溫的影響，建立夏季溫度時空變化預測模型;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測模型。對不同季節(jié)不同調控措施下溫室氣溫的時空變化進行預測。
　　(4)將模型預測結果與實測數據比較，試驗結果表明:預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，最大相對誤差在6％以內，平均相對誤差在4％以內，冬季試驗均方根誤差在1℃以內，最大相對誤差在16％以內，平均相對誤差在12％以內，所建溫室氣溫時空變化預測模型能夠準確地預測溫室氣溫的時空變化。用預測模型分析溫室氣溫的分布情況，結果表明:夏季不同通風條件下溫室氣溫空間分布存在明顯差異，濕簾-風機降溫效果較自然通風明顯，持續(xù)的濕簾-風機通風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，日間室內氣溫明顯