植物生长箱内气流组织的数值模拟及优化方案.pdf

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1、第54卷第1期V01．54No．1农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2016年1月January2016doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2016．01．007植物生长箱内气流组织的数值模拟及优化方案张敏，刘宝林，宋晓燕(200093上海市上海理工大学能源与动力学院)[摘要]研发了一款人工智能植物生长箱，为获得更合理的箱内气流组织方式，给箱内的植物创造更加均匀稳定的生长环境，提出了8种气流组织设计方案。应用CFD的专业软件．对

2、不同的设计方案下的植物生长箱工作室内温度场进行数值模拟，并对不同的设计方案下的不同的气流组织方式进行比较，通过比较得出方案六、七为最佳的气流组织方案。研究发现．对于提高箱内的温度均匀性．上进下出的进风方式优于下进上出的进风方式。下移灯条优于顶壁灯板的设计，在水平900进风的基础上角度上调20。或下调200均优于水平进风。[关键词]植物生长箱；CFD模拟；气流组织；优化方案[中图分类号]$625．3[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2016)01—0029—08NumericalSimulationo

3、fAirflowOrganizationinPlantGrowthChamberandItsOptimizationZhangMin，LiuBaolin，SongXiaoyan(DepartmentofEnergyandPower，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)[Abstract]TheUSSTisdevelopinganartificialplantgrowthchamber，inordertoobtainamo

4、rereasonableairfloworganizationinboxandtocreateamoreuniformandstable铲owthenvironmentconsistentforplantsinplantgrowthchamber．Eightairflowor_ganizationprogramswereproposedandtwooptimalairfloworganizationmodeswereobtainedbycomparingdifferenttemperaturefieldssimu

5、latedbyusingaprofessionalsoftware—CFDintheplantgrowthchamberunderdifferentdesignoptions．Thestudyfoundthat，forimprovingthetemperatureuniformityofthechamber，themodeofcirculatingairfromtoptobottomisbetterthancircu—latingairfrombottomtotop，thedesignofmiddlestripl

6、ightisbetterthanthedesignoflightboardonthetopwallofthecham—ber，theeffectofairflowintochamberinanelevationof20degreesorandepressionof20degreesisbetterthanparallelairflow．[Keywords]plantgrowthchamber；CFDsimulation；airfloworganization；optimizationscheme0引言自然气候是难

7、以控制的，而所有生物又是在自然环境中不断演绎与发展，无时无刻不受自然气候的影响。过去人们进行研究只能直接在自然界中，这样研究受到自然界的影响极大，费时费力，极不容易。因此研究者一直想要找到一种不受时间和空间限制，随时随地可以研究，且研究周期短的封闭环境来进行实验u．人工气候箱应运而生。人工气候箱是一种综合性控制环境条件的自动化设施，在不受外界环境条件干扰下，借助于自动空调装置，模拟自然气候，人工控制光照、温度、湿度、气体、风速等气候环境[21，从而研究气候因素与研究对象的特性之间的关系，最后得到规律性的结果，对科

8、学研究、现代农业等方面有着广泛的应用。植物生长箱工作室内不同的气流组织形式会形成不同的速度场、温度场[31，直接影响箱内的温收稿日期：2015—10—19修回日期：2015—10—27度、湿度、风速分布。温湿度和风速的高低及在空间上的分布．不仅决定了箱内植物的生长环境是否一致，还会影响到箱内冷损失。通过合理的组织箱体内的空气的流动，得到更加均匀的空气参数分布，不仅可以为箱