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塑料钢管大棚温室是我国温室行业中最常见的一种类型。随着行业的不断发展,温室在作物生产上的应用呈现出规模化,钢管大棚群作为一个集约的整体得到迅速推广。展开对由多个塑料钢管大棚温室组成的大棚群内部温度场和气流场的研究,有助于了解在大棚群中各温室相互间的影响,对于温室环境的调控具有重要意义。 本研究以南方塑料钢管大棚组成的大棚群为研究对象,通过现场试验和仿真技术相结合,利用CFD技术对大棚群内的温度场与气流场进行分析,对影响室内温度场的相关因素进行了讨论分析,为温室环境控制策略提供理论参考。主要的研究内容和结果如下: (1)以镇江市瑞京农业科技示范园内塑料钢管大棚群为研究对象,采用温湿度传感器、超声波风速风向仪和便携式气象站对大棚温室内外环境进行测量。通过试验数据分析了大棚内温湿度以及室内外风速风向随时间的变化规律。试验结果显示,温室内温度要高于室外温度,其变化与太阳辐射强度有密切关系,相对湿度的变化规律与温度正好相反。 (2)利用CFD技术建立了试验大棚温室群的数值模型,采用标准k-ε湍流模型和DO辐射模型,并对自然通风条件下大棚温度场和气流场展开模拟。所得模拟结果与试验结果对比,发现两者数值吻合良好,变化规律一致。温度模拟值与实测值最大差值为3.7℃,平均温差为1.85℃。最大相对误差和平均相对误差为9.74%和5.03%,能够较为准确的反映室内温度分布情况。说明该模型在模拟大棚群流场分布方面具有一定的适用性。 (3)根据模拟结果分析了塑料大棚群自然通风条件下温度场与气流场的分布规律。大棚群中温度分布在长度方向上存在梯度,棚内南北最大温差为3.7℃。在高度方向上,距地0.4m-1.0m范围内的温度小于地面和屋顶附近的温度,表现为“高-低-高”的分布态势。温室之间的差别主要表现为位于上风向的温室室内平均温度低,平均风速大,说明温室之间对通风存在一定的遮挡影响。 (4)对于影响自然通风条件时温度场与气流场分布的因素,探讨了几种提高大棚群通风降温的措施。在温室结构方面增加天窗或提高肩高都能有效地提高进风口风速和室内平均风速,在达到降低室内平均温度目的的同时还能实现改善室内环境的均匀性。在大棚群布局方面,增加大棚之间间距也能够降低室内平均温度,各个大棚之间的温度差也会减小。在布局类型上行列式布局中温室之间最大温差为1.2℃,错列式布局中温室之间最大温差只有0.6℃,错列式布局中环境分布要优于行列式。但在提高土地资源利用率的前提下,可以通过增加行列式布局之间的间距来改善温室环境。