基于CFD微型植物工厂湿热环境数值分析.PDFVIP

－ 林业工程学报，２０１８，３（６）：１２２ １２７ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ － ｄｏｉ：１０．１３３６０／ ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６ １３５９．２０１８．０６．０２０ 基于ＣＦＤ 的微型植物工厂湿热环境数值分析 ∗ 贾鹤鸣，张森，宋文龙 ，朱柏卓，邢致恺 （东北林业大学机电工程学院，哈尔滨 １５００４０） 摘　 要：为进一步提高植物生长信息的精确检测与培养环境的优化调控，基于计算流体动力学对微型植物工厂 内部空气传输过程进行三维数值模拟，从而分析得出内部温湿度场的分布模式。 通过仿真分析与实验测试结果 的对比研究表明：微型植物工厂培养箱内部温湿度场受气流场的影响分布不均匀，风速高的区域温度相对较低。 相对湿度与温度呈现强烈的耦合关系，相对湿度模拟值与实测值平均相对误差为５．３８％；温度模拟值与实测值 平均误差为０．８７５ ℃，平均相对误差为４．４１％，数值模拟结果与试验测试结果吻合度较高。 相对湿度分布与对应 的温度分布模式类似，中部植物生长培养区的温湿度分布均匀一致，其余空间温湿度分布梯度明显且顶部温度 高湿度低，底部温度低湿度高，整体分层明显，需要对培养箱进行结构优化，减少温湿度分层现象，以更好地促进 植物的生长。 关键词：微型植物工厂；温湿度分布；多孔介质模型；组分传输模型 － － － 中图分类号：ＴＰ２７３　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 文章编号：２０９６ １３５９（２０１８）０６ ０１２２ ０６ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｈｕｍｉｄ ａｎｄ ｈｏｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｍｉｃｒｏ ｐｌａｎｔ ｆａｃｔｏｒｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＦＤ ∗ ＪＩＡ Ｈｅｍｉｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｓｅｎ，ＳＯＮＧ Ｗｅｎｌｏｎｇ ，ＺＨＵ Ｂａｉｚｈｕｏ，ＸＩＮＧ Ｚｈｉｋａｉ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔＦｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ （ＣＦＤ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｉｎｆｏｒｍａ⁃ ｔｉｏｎ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｆｌｕｉｄ ｍｅｃｈａｎｉｃｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｃａｎ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ ｈｅｌｐ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ ｇｒａｓｐ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈｙ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ． Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆｅｆｆｉｃｉｅｎｔｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｒｅａｌ⁃ｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆｔｈｅｃｕｌｔｕｒｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒａｎｄｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｏｆｐｌａｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｃｕｌ