本文關鍵詞：日光溫室土壤—空氣換熱系統(tǒng)的對比試驗與整場解，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：日光溫室是可再生能源利用的一種形式,其簡易、經濟、節(jié)能的特點使之成為我國北方農業(yè)和農村經濟的支柱產業(yè)。但也因其封閉的種植特點,夏季,溫室內易出現(xiàn)高溫高濕的狀態(tài)極其不利于作物的正常生長,且易發(fā)生病蟲害;而冬季的低溫易致作物受凍。目前,對溫室內溫濕度環(huán)境因子調控的不完善,制約了日光溫室的可持續(xù)發(fā)展。所以,本文針對如何經濟高效地保證日光溫室最基本的熱濕環(huán)境這一問題,重點展開對設置有土壤-空氣換熱器的日光溫室室內溫度場及地下土壤溫度場進行試驗對比分析和模擬研究。本文首先從兩個不同的日光溫室實例即試驗日光溫室和對照日光溫室出發(fā),根據(jù)在冬夏兩季,不同天氣條件下實測的試驗數(shù)據(jù),對二者的室內外溫濕度以及室內地表土壤溫度進行對比分析,得出:冬季,由于土壤-空氣換熱器的作用,試驗日光溫室可以保證室內最低溫度在8.9℃以上,而對照日光溫室的最低溫度接近0℃;室內平均溫度比對照日光溫度高出7℃-8℃。試驗日光溫室內的地表土壤溫度保持在15℃左右,比對照日光溫室的高5℃-7℃,而且波動范圍比之小。夏季與寒冷的冬季相反,在兩個日光溫室室外溫度相差不大的情況下,試驗日光溫室室內的地表溫度明顯比對照日光溫室的低5℃-7℃。證明了土壤-空氣換熱器在日光溫室的溫度調控中所起的積極作用。然后,在換熱管不同的進口風速下,利用實測的水平換熱管內不同管長處的溫度以及土壤的溫度場數(shù)據(jù),對吳書源的土壤-空氣換熱器模型的模擬結果以及最佳埋管方式的無量綱計算結果進行驗證,證明了模型模擬結果和無量綱計算選擇最佳埋管方式的合理性和可靠性。最后據(jù)驗證結果,結合兩個日光溫室的特點,建立合理的物理和數(shù)學模型,運用FLUENT15.0軟件建立日光溫室土壤-空氣換熱系統(tǒng)整場的三維模型,并將試驗所得的室內外空氣溫度、換熱管內溫度及土壤的溫度變化規(guī)律,編制為用戶自定義的函數(shù)即UDF,作為日光溫室與土壤-空氣換熱系統(tǒng)整場數(shù)值求解的依據(jù)和條件,經數(shù)值模擬求解得出:夏季,土壤-空氣換熱器在白天的降溫能力達到7℃,夜間加熱的能力約為2℃。冬季,除靠近外圍護結構的小部分空間,基本能保證空氣溫度在5℃以上,在作物所在的部分區(qū)域,甚至能達到7℃,基本能保證作物不受凍。本文在求解過程中同時對管道的進出口溫度進行了監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)管道在冬季對空氣的加熱能力非常有限,啟動時最高達6℃,但穩(wěn)定之后最高僅為4℃,比夏季對空氣的降溫能力弱很多。
【關鍵詞】：日光溫室 溫度場 土壤-空氣換熱器 FLUENT 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU83
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 日光溫室11-12
• 1.2 日光溫室技術12
• 1.3 土壤-空氣換熱器12-13
• 1.4 土壤-空氣換熱器應用于溫室的研究現(xiàn)狀13-21
• 1.5 研究課題的來源、意義與目的21-22
• 1.5.1 研究課題的來源21
• 1.5.2 研究課題的意義21
• 1.5.3 研究課題的目的21-22
• 1.6 課題研究的數(shù)據(jù)處理軟件22-24
• 第二章 試驗平臺及試驗儀器簡介24-34
• 2.1 試驗平臺的地理位置及氣候條件24
• 2.1.1 地理位置24
• 2.1.2 氣候條件24
• 2.2 試驗日光溫室24-31
• 2.2.1 試驗日光溫室構造24-26
• 2.2.2 試驗日光溫室內土壤-空氣換熱器的設置26-28
• 2.2.3 試驗儀器及測點布置28-31
• 2.2.4 數(shù)據(jù)的采集和整理31
• 2.3 對照日光溫室31-33
• 2.3.1 對照日光溫室介紹31-32
• 2.3.2 試驗儀器及測點布置32-33
• 2.3.3 數(shù)據(jù)的采集整理33
• 2.4 本章小結33-34
• 第三章 試驗結果分析34-52
• 3.1 對比分析34-45
• 3.1.1 類似室外天氣條件下室內外溫濕度的對比分析34-37
• 3.1.2 類似室外天氣條件下室內地表土壤溫度的對比分析37-45
• 3.2 日光溫室土壤-空氣換熱器換熱管的CFD模擬結果的驗證45-50
• 3.2.1 CFD模型模擬優(yōu)化結果簡介[]45-47
• 3.2.2 試驗數(shù)據(jù)分析驗證47-50
• 3.3 本章小結50-52
• 第四章 日光溫室土壤-空氣換熱系統(tǒng)整場數(shù)值模型的建立52-66
• 4.1 日光溫室內的熱傳遞52-53
• 4.2 日光溫室研究的物理模型53-54
• 4.3 日光溫室數(shù)學模型的建立54-57
• 4.3.1 日光溫室數(shù)學模型的簡化與假設54
• 4.3.2 日光溫室內空氣流動與傳熱問題的控制方程54-57
• 4.4 模型和算法的選擇57-64
• 4.4.1 紊流模型的選擇57-58
• 4.4.2 輻射模型的選擇58-59
• 4.4.3 算法的選擇59-60
• 4.4.4 邊界條件的設定60-64
• 4.5 三維模型的建立和網格劃分64-65
• 4.5.1 三維模型的建立64
• 4.5.2 模型的網格劃分64-65
• 4.6 本章小結65-66
• 第五章 日光溫室土壤-空氣換熱系統(tǒng)的整場解66-82
• 5.1 模型介紹與驗證66-68
• 5.1.1 模型介紹66-67
• 5.1.2 模型驗證67-68
• 5.2 日運行狀況68-73
• 5.2.1 夏季日運行狀況68-70
• 5.2.2 冬季日運行狀況70-73
• 5.3 天氣變化時連續(xù)運行狀況73-76
• 5.4 土壤溫度場的變化76-79
• 5.4.1 夏季土壤溫度變化76-78
• 5.4.2 冬季土壤溫度變化78-79
• 5.5 本章小結79-82
• 第六章 結論與展望82-86
• 6.1 結論82-84
• 6.1.1 試驗對比分析結論82-83
• 6.1.2 模型驗證結論83
• 6.1.3 整場模擬求解結論83-84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻86-92
• 致謝92-94
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄94

【相似文獻】

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