基于cfd的温室气温时空变化预测模型及通风调控措施-农业工程学报.pdf

第 31 卷 第 13 期 农 业 工 程 学 报 Vol.31 No.13 2015 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2015 207 基于 CFD 的温室气温时空变化预测模型及通风调控措施 1,2 1 1 1 1,2 1※ 任守纲 ，杨 薇 ，王浩云 ，薛 卫 ，徐焕良 ，熊迎军 （1. 南京农业大学信息科技学院，南京 210095 ；2. 国家信息农业工程技术中心，南京 210095 ） 摘 要：夏季温室高温湿热，对作物生长产生重大危害，制定合理的夏季温室气温调控方案，是提高温室生产效益，降 低温室气温调控能耗的关键问题。该文基于计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD ）方法，结合气象预报信 息，针对苏南地区大型连栋温室，建立了夏季温室气温时空变化预测模型，通过设置边界参数，对不同通风条件下温室 气温的时空变化进行了预测，并通过试验验证了模型的有效性。试验结果表明，预测值与实测值吻合良好，均方根误差 在 1.2℃以内，最大相对误差在 6% 以内，平均相对误差在4% 以内。不同通风降温条件下的试验结果显示，温室气温空间 分布存在明显差异，湿帘-风机系统较自然通风降温效果显著，降温幅度在 5℃左右，持续的湿帘-风机降温措施可将温室 高温控制在较低水平。基于该文模型的预测结果和温室调控目标，选取合适的时间点、时间长度和不同类型的通风降温 措施，可有效提高温室气温调控效率和效益。同时，该研究还可为优化传感器布局提供依据。 关键词：温室；计算流体力学；通风；湿帘；降温系统；风机；预测模型；气象预报 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.13.029 中图分类号：S625.5+ 1 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2015)-13-0207-08 任守纲，杨 薇，王浩云，等. 基于 CFD 的温室气温时空变化预测模型及通风调控措施[J]. 农业工程学报，2015，31(13)： 207－214. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.13.029 Ren Shougang, Yang Wei, Wang Haoyun, et al. Prediction model on temporal and spatial variation of air temperature in greenhouse and ventilation control measures based on CFD[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2015, 31(13): 207 －214. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2015.13.029 栋温室气温空间分布进行了数值模拟，为温室结构的优 0 引 言 化提供了参考依据[6-7] 。Boulard 等对 CFD 方法的边界条 温室的高效生产有赖于适宜的温室小气候环境，在 件进行了研究，简化了太阳辐射及地热损失计算方法[8-10] 。 冬夏