温室及其蓄热层中传热与流动的研究

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1、万方数据第24卷第3期2003年5月工程热物理学报voI。t，NosJoURNALoFENGINEERINGTHERMoPHYSICSM8矾2003温室及其蓄热层中传热与流动的研究陈威刘伟黄素逸(华中科技太学能源与动力工程学院，湖北武汉430074)摘要针对被动式太阳能温室系统，分析了玻璃顶部覆盖面倾角不同，对温室中温度及气流分布的影响．温室玻璃顶韶覆盖面倾角，可以改变温室中的气流、温度分布．研究了．温窜蓄热层传热与流动。温事巾土壤或岩床具有吸收并贮存太阳能的作用．关键词温室；太阳能；蓄热；传热与流动中图分类号：TKl24文献标识码zA文章编号：

2、0253_23lx(2003)03_0508_03ASTUDYoFCoNVECTIVEHE觚’TRANSFERINPASSIVESoLARGREENHoUSEWITHHEATSToRAGECHENW苟LIUⅥ，eiHUANGSu—Yi(Hu艄h。ng№jyP咧妒0fsd洲＆nd1b幽no』q肼wu^肋430074．∞jna)AbstractInthi8paper，heattransferand丑dwi“passivesolargreenhousewithheatsto。agehasbeeIlstudiedTheinclinedangleofgre

3、enhouseroofhase圩bctontemperaturedistributionaIldgasaowin8paceofthi8greeI山ouse．Heattransferandg船Bdwinrockbedworked越solarab80rberandstoragelaⅣerhaⅣealsobeenstIldied．K。y、Ⅳordsgreenhouse；solarenergy；heatstorage；heatconVectionl引言太阳能农业温室在全世界范围获得广泛的应用，取得了较好的经济效益。如何因地制宜地建造和符理农业温室，一直是

4、国内外研究机构探讨的课题。本文针对温窜系统，首先，分析温室玻璃顶部覆盖晦倾角不同，对温室中温度及气体流动的影响；其次，讨论了温室蓄热层的传热与流动2数学物理模型2．1物理模型暑蓑∞墙餮徽曩圈-一孙相嘉禁麓鎏圭囊黧薯2．2温室数学模型【11在对温室的温度分布、气体流动进行分析时，认为Boussine8q假设成立，采用低＆数k—e模型连续性方程：旦逊+里趔：odz蛳动量方程：a(p≯)．a(舢毋)．8(舢母)1■十百十百2未(r塞)+南(r篙)+s当西为u，"时，r=p。，，=p+m。“、m分别为流体的分子粘性系数和湍流粘性系数。源项(“)：s=一塞

5、+未(p。，，塞)+品(一。，，塞)源项(办s—一骞+未(p。，，考)+吴(p州尝)+御卢仃一殆)面№，7丽J十御∥(』叫oj收稿日期：2002一12一02；修订日期：2003—03-19基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(NoG2000026303)；国家自然科学基金资助项目(No599760Lo)；教育部博士点基金资助项目(No．20响048731)作者简介：陈戚(1968)，男，湖北武汉人，博士研究生，主要从事太阳舵在建筑中应用的研究．万方数据3期陈威等：温室及其蓄热层中传热与流动的研究能量方程：a(矿)a(p“丁)．a(p"扪一a

6、T如曲一鑫(r鼍)+昌(r嚣)+s脉动动能k方程和脉动动能耗散牢e方程：a(户曲)0(p“西)。a(Pu≠)巧■百1‘百熹(r塞)+南(r嚣)+s当≠为脉动动能％时，r=p+尝；当≠为脉动动能牦敞率E时，r=p+尝．源项(≈)：s：p。G一心2p(掣)z硎“s和帆⋯。，善+z等(爷G=告{z[(筹)2+(苗)21+(鸶+笔)2)“c—c。，。一譬，，{。=ex。‘i志1丘=1一o3e。p(一Re；)，R龟=p轳／(￡p)’^(L=0．09，el=1／44，盯女=1，口j=1．3，巩2．3蓄热层数学模型温室内气体流动与蓄热层内气体流动相互影响，在研

7、究蓄热层内的传热与流动时，将两者作为一个整体考虑。温室内蓄热层通常为土壤或是岩床，可视为多孔介质，可采用Brinkman_ForchheimerEx—tendedDarcy模型引。连续件方程：掣+掣=。azau；筹+品(ua警讹等)=i石十驴l“4瓦十”4面J_一塞+丕(‰警)+孔。等)一(尝+罴hI)ua丽‰面J一【耳+了露⋯J““；等+嘉(ua等+”a等)=i面十萨l“4面椰。面J一塞+盖∞。等)+南(M等)(尝+等hI)”a+pg芦(丁t)能量方程：d7’洲’d7’、P。(而+“4面+”“面)一a，0T、扫，a丁、磊‰瓦j+葡(2⋯丽)其中

8、ud、”a分别表示蓄热层的达两速度；日、p。，☆。分别表示蓄热层的孔隙率、有效粘度、表观导热系数；K、e分别表示蓄热层的渗透率、惯性系数