试析基于ansys的机械通风温室流场及温度场的数值模拟

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1、华中农业大学硕士学位论文基于ANSYS的机械通风温室流场及温度场的数值模拟姓名：马骏驰申请学位级别：硕士专业：农业机械化工程指导教师：樊啟洲20060501摘要温室已发展成为一种使用广泛的植物栽培的园艺设施。温室不仅需要在冬季能保温防寒，而且在炎热的夏季能实现温度控制，为植物提供最适宜的生长环境。温室的夏季降温主要有自然通风和机械通风两种方式。在我国，机械通风因其降温快而且较易实现自动控制而得到较广泛应用。而温室里流场分布的快速获取是实现温度的自动控制的重要依据。本课题是利用基于ANSYS的数值模拟法来研究机械通风条件下温室内流场

2、分布以期对温室温控技术的进一步完善发挥积极的作用。数值模拟方法包括有限差分法、有限容积法、有限单元法以及有限分析法。本文以自制模型温室为研究对象，建立该温室流场以及温度场的数学物理模型，得出流动的控制方程组，在计算域上对流动控制微分方程组进行离散，压力和动量方程的耦合采用SIMPLEN以及SIMPLEF算法。采用大型有限元分析软件ANSYS的FLOTRAN模块对其内的流场以及温度场进行数值模拟，分析中采用试验所测得的边界条件值，得出计算域内空气速度以及温度的分布信息。将现场试验的测量结果与这一模拟计算结果进行对比验证。速度场的计算

3、值与试验值大体趋势是吻合的，但是由于速度场的测量受外界条件的干扰相对比较大，而且测量工具的也难免存在一定的误差，因此局部的计算值与试验值存在较大差异。温度场的模拟值随测点的变化趋势与试验值所得基本相同，结果也比较接近，平均相对误差控制在l％以下，因此可以较好的反映实际情况。通过对模拟与试验两组数据进行t．检验也可知模拟值与试验值的平均值可以认为是相同的，亦即其在总体平均值上的总体差异较小。试验对比结果表明，用ANSYS软件对温室内的流场以及温度场分布的模拟计算较为成功，可以利用这一方法对温室内的气候环境进行预测。关键词：温室；流场

4、；温度场；数值模拟；ANSYS／FLOTRANABSl融～CTGreenhouseisoneofthehJ曲gardeningestablishmentforplanting，Today,greenhouseisrequirednotonlytopreserveheatinwinterbutalsoCancontrolthetemperatureinsunnner．Naturalventilationandmechanicalventilationaretwomainwaysforthegreenhousecooling．Mech

5、anicalventilationisextensiveusinginourcountrybecauseofthegoodcoolingeffectandcontrollingtemperatureautomatically．Therefore，theresearchofnumericalsimulationofmechanicalventilationplaysallimportantpoleinthedevelopmentofourcountry’Sgreenhouse．Themethodofnumericalsimulati

6、oncomprisesfinitedifferencemethod,finitevolumemethod,finiteelementmethodandfiniteanalyticmethod．Thisthesisregardstakingtheself-madegreenhousemodelastheresearchobject，buildsamathematicalmodelofthegreenhouse,obtainscontrolequationsetofflowing,andcontrolsthedifferentiale

7、quationsettocarryondispersedlyinthecomputefield．Adoptingthelarge·scalefiniteelementanalysissoftwareANSYStocarryonthenumericalsimulationtotheflowingfieldandtemperaturefieldinsideofthemodelgreenhouseandobtainingtheborderconditionvaluebymeasuringobtaindistributioninforma

8、tionofthevelocityoftheairandthetemperatureinsideofthegreenhouse．Bycomparingandverifyingthemeasurementdatawithresultsofthesim