低屋面横向通风牛舍环境数值模拟及优化

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1、分类号：单位代码：密级学号：学位论文低屋面横向通风牛舍环境数值模拟及优化研究生邓书辉指导教师张源辉教授合作指导教师：李保明教授申请学位门类级别工学博士专业名称农业生物环境与能源工程研究方向设施养殖过程控制与环境所在学院水利与土木工程学院年月分类号：单位代码：密级学号：】学位论文低屋面横向通风牛舍环境数值模拟及优化研究生：邓书辉指导教师：张源辉教授合作指导教师：李保明教授申请学位门类级别：工学博士专业名称：农业生物环境与能源工程研究方向：设施养殖过程控制与环境所在学院：水利与土木工程学院年月本文得到国家奶牛

2、产业技术体系（、公益性行业（农业科研专项课题“低碳养殖工艺与关键设备研宄与示范”（的资助独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。关于论文使用授权的说明本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文

3、的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。保密的学位论文在解密后应遵守此协议）研究生签名时间：年摘要低屋面横向通风（牛舍作为一种新的牛舍建筑形式近年来在我国大型奶牛场得到了大量应用。牛舍虽然一年四季均可对牛舍环境实施调控，但实际运行中往往达不到预期的效果。本文针对我国南方地区牛舍夏季舍内高温高湿、气流分布不均匀等存在的突出问题，在对牛舍内外主要环境参数现场实测的基础上，采用计算流

4、体动力学（，方法和粒子图像测速（，技术，开展了牛舍内空气流场、温度场和相对湿度场的分布和变化规律的研究，提出了此类牛舍环境的优化设计方法并进行了实证。研究结果可为我国牛舍的优化设计、既有牛舍改造和环境调控提供理论依据和技术支撑。主要研宄结论如下：全面系统地对我国华东地区夏季牛舍主要的环境参数进行了连续现场实测，获得了舍内温度场、相对湿度场和空气流场的分布和变化数据。测试表明牛舍内存在高温高湿、气流分布不均匀的问题，测试期间舍内个测点的日平均温度为°、平均相对湿度为、温湿指数（，平均为同一饲喂通道两侧区域的

5、风速存在较大差异，来风一侧风速比相对一侧高。对舍内不同区域奶牛体温和行为进行了连续测试和观测，分析了舍内环境差异对奶牛生理指标及行为的影响规律。结果表明奶牛体温受舍内温度和相对湿度的双重影响，湿帘附近和风机附近奶牛的体温存在明显差异，白天导致差异的原因是温度，而夜间的主要原因是相对湿度。风速大小对奶牛的躺卧时间也有显著影响，低风速区域奶牛的躺卧时间大幅低于其它区域建立了牛舍环境数值模拟模型基于方法对舍内各环境参数进行了数值模拟，揭示了舍内气流、温度和相对湿度相互之间的关系，找到了影响舍内气流分布不均匀的关

6、键因素是挡风板和矮墙的相对位置关系。通过现场实测与数值模拟的对比，验证了所建立模型的可靠性。基于相似理论，按模型原型的比例制作了牛舍和奶牛模型，首次在畜禽舍通风研宄中采用技术对模型牛舍内的空气流场进行了测量，揭示了舍内空气流场的分布规律以及工艺布局对气流组织的影响，测量结果进一步验证了模取的准确性。以降低舍内气流不均匀系数、提高舍内奶牛活动区域风速为目标，提出了牛舍挡风板的安装位置、角度等优化方案，对既有牛舍优化方案的现场改造实践证明了该优化方案的有效性，所开展的研宄具有一定的理论价值和工程应用价值。关键

7、词：低屋面横向通风牛舍，计算流体动力学，数值模拟，模型试验，粒子图像测速，优化AbstractLowprofilecrossventilated(LPCV)dairycattlebarns,asamainbuildingstyleindairycattlebarns,areincreasinglyapplied.ThemostobviousbenefitofLPCVbuildingsistheabilityofcontrollingthecows'livingenvironmentsduringallse

8、asonsofthewholeyear,butthedesiredefectishardtoachieveinactualoperation.Theobjectiveofthispaperistofindandsolvethetechnicalproblemsofwhyhigh-temperature,high-humidityandunevendistributionofindoorairflowappearedintheL