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机械通风条件下Venlo型温室内温度场与流场的数值模拟研究

作　者: 陈晓
导　师: 胥芳
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: Venlo型温室计算流体力学(CFD) 数值分析机械通风降温内遮阳
分类号: S625
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 122次
引　用: 6次
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内容摘要

随着计算机技术的发展,计算流体力学软件(Computational FluidDynamics—CFD)的运算模拟能力得到了极大提高,给设计学领域带来了革命性变化。将计算流体力学方法应用于温室研究领域,拓宽了温室结构设计的思路,具有较好的研究价值和实际应用前景。本文以Venlo型智能玻璃温室为研究对象,对机械通风条件下温室内环境模型进行了分析,对影响温室内环境的主要因素进行了研究,并对模型进行了合理的简化。解决了CFD数值模拟的计算域的选择,流场控制方程的形式、湍流模型和辐射模型的选择以及控制方程求解的方法。对夏季机械通风条件下的温室进行了降温实验研究,对温室内部垂直和水平方向的温度分布和周围环境的气象因子进行了测试,为CFD模型的参数设置提供数据来源。在实验分析的基础上完成了CFD验证模型的建立和模拟边界条件的设置,并对实验条件下的温室环境进行了CFD数值模拟。将模拟结果与实测结果进行比较,验证了模拟边界条件的准确性及CFD模型的有效性。在上述研究的基础上,对温室降温系统中的关键环节,内遮阳的设置、风机与湿帘的安装高度、湿帘的高度以及温室长度的协调配置等结构参数进行了深入研究。以温室降温为目标,对温室整体结构参数的优化设计进行了初步探讨,为温室结构的优化提供理论依据。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 研究的目的及意义  9-10
  1.2 CFD温室通风国内外研究现状  10-18
    1.2.1 温室自然通风的CFD模拟  11-16
      1.2.1.1 二维自然通风的CFD模拟  11-14
      1.2.1.2 三维自然通风的CFD模拟  14-16
    1.2.2 温室机械通风的CFD模拟  16-18
  1.3 研究内容与方法  18-19
    1.3.1 研究内容  18-19
    1.3.2 研究方法  19
  1.4 本文研究思路  19-20
第二章温室数学模型的建立  20-43
  2.1 温室物理模型  20-22
  2.2 温室数学模型  22-39
    2.2.1 温室控制方程的建立  22-24
    2.2.2 湍流模型的选择  24-31
      2.2.2.1 湍流数值模拟方法  25-27
      2.2.2.2 湍流模型  27-28
      2.2.2.3 近壁区处理—壁面函数法  28-30
      2.2.2.4 湍流边界条件  30-31
    2.2.3 辐射模型的确定  31-35
      2.2.3.1 辐射热传递概述  31
      2.2.3.2 辐射方程  31
      2.2.3.3 辐射传热计算方法  31-33
      2.2.3.4 DO模型方程  33-35
    2.2.4 微分方程的离散及求解  35-39
      2.2.4.1 微分方程的离散  35-36
      2.2.4.2 微分方程的求解  36-37
      2.2.4.3 控制算法的选择  37-39
  2.3 CFD工作流程  39-40
  2.4 FLUENT软件介绍  40-42
  2.5 本章小结  42-43
第三章温室环境因子的测定及CFD模型的验证  43-64
  3.1 VENLO型玻璃温室概述  43-44
  3.2 实验目的及实验环境  44-46
    3.2.1 实验目的  44-45
    3.2.2 实验环境  45-46
  3.3 测试内容及方法  46-49
    3.3.1 测试仪器及内容  46-47
    3.3.2 实验数据采集  47-49
  3.4 测试结果及讨论  49-53
    3.4.1 实验方案  49-50
    3.4.2 实验结果  50-53
  3.5 CFD模型验证  53-63
    3.5.1 计算域选择  54-55
    3.5.2 网格划分  55-57
    3.5.3 边界条件确定  57-59
    3.5.4 数值模拟结果与分析  59-61
    3.5.5 实测结果与仿真结果对比  61-63
  3.6 本章小结  63-64
第四章温室机械通风的CFD模拟研究  64-91
  4.1 温室降温因素  64
  4.2 内遮阳对温室降温的影响  64-72
    4.2.1 内遮阳收拢  65
    4.2.2 收拢后的CFD模拟结果  65-67
    4.2.3 内遮阳展开  67-69
    4.2.4 展开后的CFD模拟结果  69-72
  4.3 湿帘与风机的安装高度对降温的影响  72-82
    4.3.1 风机安装高度固定而湿帘安装高度变化  73-77
    4.3.2 风机与湿帘安装高度协同变化  77-82
  4.4 湿帘高度与温室长度对降温的影响  82-90
    4.4.1 1.5m湿帘高度与不同温室长度配置  83-86
    4.4.2 2.0m湿帘高度与不同温室长度配置  86-90
  4.5 本章小结  90-91
第五章总结与展望  91-93
  5.1 全文总结  91-92
  5.2 展望  92-93
参考文献  93-97
致谢  97-98
攻读学位期间发表的学术论文  98

机械通风条件下Venlo型温室内温度场与流场的数值模拟研究

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