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对养鱼温室结构的优化及其鱼池边界温度场的研究

作　者: 李慧娟
导　师: 翟国勋
学　校: 东北农业大学
专　业: 农业生物环境与能源工程
关键词: 养鱼温室地热管非稳态温度场有限单元法
分类号: S955
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 91次
引　用: 2次
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内容摘要

本实验研究是省有关研究项目《哈尔滨秸秆气化养鱼温室及配套高效综合开发利用技术研究》中的子课题。该论文通过理论研究和实验分析，希望为温室的结构优化、养鱼池的池底和池壁的温度场和热量传递规律及其结构优化提供理论依据。本课题以哈尔滨市道里区新发镇五一村的秸秆气化养鱼温室为试验基地，哈尔滨市道里区五一村北临松花江，南靠长岭湖，自然水源丰富。该地区多年来已经形成了养鱼的传统，该村有万亩池塘，村民已经积累了丰富的养殖经验。但随着人民生活水平由温饱型向小康型的迈进，对名贵鱼的需求量逐年增加。而且哈尔滨市的钓鱼爱好者甚多，但却苦于冬季无处去钓鱼。本课题就是针对以上两方面的问题建立的。我省冬季气候寒冷，且季节温差大，利用养鱼温室养名贵鱼要面临的是节能的问题。本课题主要是从以下两种方法来解决节能的问题，一种方法是尽量利用太阳能资源，另一种方法就是利用保温措施来减少热量损失。本课题利用太阳能辐射的基本原理和高等数学的知识建立温室系统在冬季的热量需求的数学模型，并利用计算机语言VB编制程序来计算温室系统的各种得热量和散热量，找出了温室结构与温室系统的得热量和散热量的关系，弄清了温室采光面与温室所需热量的关系，从而找到了一个既实用又节能的温室结构。同时，本课题又利用有限单元法的基本理论，建立了计算养鱼池池底和池壁温度场的有关数学模型，并运用VB编制程序来计算温度场和地热管的供热量，找出了典型点的温度随时间的变化规律，从而得到了养鱼池池底和池壁的传热规律。最后通过对哈尔滨市道里区新发镇五一村的秸秆气化养鱼温室的实测和温室养鱼池的实际运用的情况分析，进一步将计算结果与测量数据加以比较，最终证明本课题中建立的各种优化方法和数学模型在实际应用中的良好效果，从而为今后对温室优化和养鱼池池底和池壁温度场的研究提供了理论的依据，并且也对黑龙江省的冬季养鱼业的发展具有一定的贡献。

全文目录

摘要  9-10
Abstract  10-12
1 引言  12-16
  1.1 研究的目的和意义  12
  1.2 国内外研究动态和趋势  12-13
  1.3 本课题研究的主要内容、方法及技术路线  13-14
    1.3.1 温室结构设计  14
    1.3.2 水池温度场的理论研究  14
    1.3.3 技术路线  14
  1.4 试验预期效果  14-16
2 项目背景  16-20
  2.1 哈尔滨地区自然资源条件分析  16-18
    2.1.1 地理位置  16
    2.1.2 太阳能  16-17
    2.1.3 气温  17-18
    2.1.4 水资源  18
  2.2 生产现状  18
  2.3 基础设施  18
  2.4 工程简介  18-20
3 养鱼温室技术参数的优化及其系统传热计算  20-32
  3.1 养鱼温室技术参数优化的基本思想和方法  20-21
    3.1.1 基本思想  20
    3.1.2 方法  20-21
  3.2 养鱼温室的一般参数  21-22
    3.2.1 目的  21
    3.2.2 原始资料  21-22
  3.3 温室内的热量收支规律  22-23
  3.4 温室太阳能得热计算  23-26
  3.5 温室耗热量计算  26-27
    3.5.1 计算耗热量的有关数据及参数  26
    3.5.2 耗热量的计算公式  26-27
  3.6 温室技术参数的优化  27-32
    3.6.1 优化方法  27
    3.6.2 优化步骤  27-28
    3.6.3 优化结果分析  28-32
4 温室养鱼池地热管加热系统的设计  32-36
  4.1 地下埋管的管材选取  32-33
  4.2 埋管的结构尺寸及排法设计  33-36
    4.2.1 管径的选取依据  33-34
    4.2.2 管间距的选取依据  34
    4.2.3 埋深的选取依据  34
    4.2.4 排列方法的选取依据  34-36
5 养鱼池池底及池壁不稳定温度场的理论研究  36-51
  5.1 有限单元法的基本原理  36-39
    5.1.1 热传导微分方程及边界条件  37-38
    5.1.2 非稳态热传导有限元的一般格式  38-39
  5.2 养鱼池池底温度场理论计算数学模型的建立  39-42
    5.2.1 理论计算边界条件的处理  40-41
    5.2.2 关于池底的两类数学模型的建立  41-42
  5.3 养鱼池池壁温度场理论计算数学模型的建立  42-43
    5.3.1 理论计算边界条件的处理  42-43
    5.3.2 在供暖及不供暖的情况下池壁温度场的理论数学模型的建立  43
  5.4 有限元法求解不稳定温度场  43-51
    5.4.1 有限元法在实际中应用的基本方法  43-44
    5.4.2 不稳定温度场的求解  44-48
    5.4.3 不稳定温度场有限元法求解程序  48-51
6 现场实测实验与理论验证  51-64
  6.1 测试方法  51
    6.1.1 池底和池壁典型断面温度场的测试  51
    6.1.2 供、回水温度的测试  51
    6.1.3 水流量的测试  51
  6.2 测试结果与理论计算的比较  51-61
    6.2.1 实验概况  51-52
    6.2.2 温度场测试结果与理论计算的比较  52-60
    6.2.3 池底塑料管对水池的供暖热负荷的测试结果与理论计算的比较  60-61
  6.3 实测数据的分析  61-62
    6.3.1 池底典型断面测点的实测数据分析  61-62
    6.3.2 池壁典型断面测点的实测数据分析  62
  6.4 产生误差的原因  62-64
    6.4.1 理论计算产生的误差  62
    6.4.2 实测产生的误差  62-64
结论  64-65
参考文献  65-67
附录  67-77
攻读学位期间发表的学术论文  77-78
致谢  78

对养鱼温室结构的优化及其鱼池边界温度场的研究

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