基于CFD数值模拟方法的日光温室建模研究.pdf

《基于CFD数值模拟方法的日光温室建模研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、2014年6月农机化研究第6期基于CFD数值模拟方法的日光温室建模研究王向军，刘志刚，李荣，林卫国，汪小志(1．北京农业职业学院信息技术系，北京102442；2．南昌大学环境与化学工程学院，南昌330031；3．华中农业大学工学院，武汉430070)摘要：随着计算机软件技术的发展，CFD计算流体数值仿真模拟被广泛地应用到实际工程中，但是在农业方面的应用还比较少。CFD通过建模和数值仿真模拟可以对真实环境的尺寸以及外形进行数值建模，能够模拟真实环境的温度、压力以及速度场等参数，并将模拟结果进行二维和三维立

2、体呈现。运用CFD数值模拟技术，以温室的生长环境为例，对温室通风前后的温度以及湿度情况进行了数值模拟仿真。通过计算发现温室最高温度由通风前的307K降低到了304K，有了明显的改变，验证了数值模拟计算机的准确性。通过对湿度的CFD数值模拟仿真发现，进行通风之后气体流动性比较好，没有出现热空气的集聚现象，非常有利于农作物的生长，从而为日光温室农作物生长环境的研究提供了理论参考。关键词：日光温室；CFD技术；数值建模；计算机数值仿真；流场分布中图分类号：9625．5；9126文献标识码：A文章编号：1003

3、—188X(2014)06—0184-05速度场、浓度场、压力场的分布，并通过数值仿真模拟0引言对实验室的通风方案进行了优化。2010年，程秀花利CFD是计算流体力学数值仿真的简称。近年来，用CFD数值仿真模拟技术，分别计算了温室低风速情随着计算机软件技术的提高，CFD技术很快被应用到况下的气流流动规律和温室高风速下的气体流动规工程实践中。其中，GAMBIT是CFD技术常用的数值律。2011年，常丽娜流体计算湍流模型，使用CFD数建模软件，它可以根据真实环境的尺寸和模型进行建值模拟技术研究了温度和湿度受

4、通风的影响情况。模。该软件凭借其结构化和非结构化网格的混合使2011年，陈加浪运用CFD数值模拟技术对通风过程用，实现了网格的自动划分，在网格划分方面有着比中高温低风逮情况下的环境参数变化进行了仿真计算。较大的优势。FLUENT是常用的数值分析软件，它可综上所述，CFD技术被广泛地应用到工程实践的以根据实际环境的温度、压力以及速度等参数进行数很多方面，但是农业方面的应用并不是很多。本文依值仿真模拟，通过FLUENT计算可以得到真实环境的据CFD数值仿真技术，将以农业应用方面为例进行分温度、压力以及流场分

5、布，并将结果进行二维或者三析研究，具体流程如图1所示。维呈现。本文运用CFD技术，以温室环境的仿真模拟检测外部环境为例，进行了CFD数值仿真模拟，并得到了一系列的温度湿度等参数仿真结果图，为CFD技术在农业方面的应用提供了技CFD模拟外部环境术参考。温度场、湿度场、流场分布1CFD计算机数值模拟研究现状仿真和真实情况风机进行结果做比对通风去湿度在计算流体力学仿真模拟中，CFD主要是研究气CFD模拟通风后的体的流动规律以及通风过程中气体的流动变化，在这温度、湿度等参数些方面国内很多学者进了大量的研究。20

6、07年，李艳实验采集菊运用FLUENT仿真模拟软件研究了实验室的气体二[得到环境参数参数反馈调节收稿日期：2013—1O一23分析环境湿度基金项目：国家自然科学基金青年基金项目(51305152)作者简介：王向军(1973一)，男，北京人，硕士研究生，(E—mail)xjlucky得到最佳通风方案@sohu．eom。图1CFD计算机数值模拟方案通讯作者：刘志刚(1980一)，男，湖北天门人，副教授，博士，(E—mail)fiberhome@126．cornFig．1Thesimulationscheme

7、ofCFDcomputernumerical·184·2014年6月农机化研究第6期图1为本文采用的CFD计算机数值模拟方案，其湿度，主要以湿度填充的百分数为依据，对CFD数值模主要以实验参数采集和数值模拟联合控制的方式来拟进行了算法编程。编程的主要程序如下：控制真实环境，最终得到真实环境的最佳适宜参数。#include”udf．h”图1中采用双重反馈调节模拟：第1次反馈调节是通#defineMIN——shidu0．01过风机进行通风去湿之后得到的新的外部环境参数，#defineMAX——shidu0．

8、98将新参数带人到CFD数值模拟进行反馈调节；第2次DEFINE——CAVITATION——RATE(user——cavitation——是将得到的外部环境参数再次进行通风，从而得到最rate，e，t，P，rhoV，终的外部环境最佳适宜参数。rhoL，shiduV，P—V，n—b，In—dot){2CFD计算机数值模拟数学模型realp_vapor=P-V：realnbubbles=nb；CFD计算过程中主要涉及到气体流动方程以及——能量方