晋中地区日光温室横断面温湿度场的研究

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhl20020922
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温室栽培可延长作物上市时间,在寒冷的冬季可创造适宜作物生长发育、开花结果的环境,目前温室管理面临的最大问题就是温湿度出现极端情况导致其产量和品质下降。本文针对晋中地区气候特点,以当地应用较为广泛的日光温室作为研究对象,分别针对不同天气、保温被覆盖程度不同分析了温室横断面的温湿度变化规律;并利用CFD模拟分析了特定时间点横断面上温湿度场的分布情况,结合实验数据对所建模型进行了验证,最后分析了不同风速对横断面温湿度场的影响。以期高效合理利用温室空间、为日光温室温湿度调控提供适当参考,主要研究结果如下:(1)不同天气情况下温室横断面在南北方向均表现为靠近后墙处温度高,作物区温度低,白天最大温差为6.5℃左右;而湿度分布规律与温度相反,作物区由于作物的呼吸作用、土壤水分蒸发湿度高,南北侧温度较高会带走空气中的部分水气,南北侧与作物区湿度差为12%。对于竖直面温湿度变化表现为作物区温度低,非作物区温度高,湿度变化与温度变化相反,温度高的区域湿度低;不同天气温室内的温湿度变化也不同,晴天温室内温度较高,湿度较低,阴天太阳辐射弱且受外界湿空气的影响温度低湿度高。(2)温室横断面温度变化受保温被覆盖影响较小,而湿度影响较大。保温被覆盖程度不同温室夜间温度均趋于稳定下降趋势,单位时间内的变化较小,保温被覆盖程度不同,夜间温室内的温度降幅也不同:保温被不覆盖(4℃)>覆盖上风口(3℃)>全覆盖(1.8℃)。而保温被覆盖程度不同对横断面的湿度影响较大,当保温被全覆盖时,夜间温室内的湿度变化趋于稳定,横断面南北方向湿度差为12%;当保温被仅覆盖上风口时,夜间湿度变化平缓,温室南北方向湿度差为10%,由于仅覆盖上风口早晨太阳升起后,位于下风口的测点受太阳辐射影响温度升高,湿度迅速下降,而作物区和后墙处受保温被覆盖的影响湿度变化不明显;当保温被不覆盖时,夜间湿度变化波动较大,横断面南北方向湿度差为13%。(3)结合实际利用CFD创建温室模型,对温室横断面6:00和14:00的温湿度进行模拟,将模拟结果与实测结果对比得出两者的结果基本一致,即后墙处温度高,作物区温度低,温度高的区域相对湿度低。温度相对误差最大为4.8%,最小相对误差为0.8%;湿度相对误差最大为5.4%,最小相对误差为0.2。在下午14:00处于下风口的A3测点误差较大,早晨6:00下风口的A3测点和靠近棚膜处的D5测点相对误差较大,这是受外界干冷空气影响所致。(4)不同风速下温室横断面的温湿度变化也不同,在下风口进风区域温湿度较低,靠近后墙和作物区温湿度相对较高,外界风速越大,温室内的温湿度越低,当风速较小时对下风口的温湿度影响较大分层明显,对作物区和后墙处基本没影响;当风速较大时温室内温湿度有明显的分层现象,外界风速越大通风时会将温室内的部分湿热空气带走,因而降低了棚膜处的温湿度,南北侧温湿度差值也明显降低,因此可通过控制温室入口风速对温室内温湿度进行调控。
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