考虑作物冠层高度的屋脊形大棚形状优化

作     者：高飞 张锐 朱德兰 辛科 涂泓滨 赵航 GAO Fei;ZHANG Rui;ZHU Delan;XIN Ke;TU Hongbin;ZHAO Hang

作者机构：西北农林科技大学水利与建筑工程学院杨凌712100 西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院杨凌712100 龙岩市农业农村局龙岩364000 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年第40卷第15期

页      面：194-203页

核心收录：

学科分类：0202[经济学-应用经济学] 1202[管理学-工商管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0706[理学-大气科学] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2022YFD1900400-4) 国家重点研发计划项目(2021YFE0103000) 宁夏回族自治区重点研发计划项目(2022BBF02026) 

主　　题：太阳辐射 光照 屋脊形大棚 冠层高度 恒定体积 大棚高度比 大棚方位角 

摘      要：为提高屋脊形大棚太阳辐射利用率,增强保温蓄热能力。该研究依据大棚内部作物对采光和蓄热保温的需求,提出了基于冠层高度和恒定体积约束的屋脊形大棚形状优化模型,设置大棚采光面捕获太阳辐射量大及有效种植面积尽可能大的约束条件,在内部能量需求恒定的条件下分析大棚高度比及方位角对太阳辐射捕获量的影响规律,并优选出不同脊位比大棚在不同地区下的最优参数组合。结果表明:1)大棚所捕获的太阳辐射量大多随高度比减小而逐渐减小,在高度比k=5时为最大值;相同高度比下,脊位比越大,大棚所捕获的太阳辐射量越大;当高度比k=5时,沈阳地区脊位比为0.65、0.75和0.85的大棚相对于脊位比为0.50时的增长率分别为2.67%、4.42%和6.17%。2)大棚太阳辐射捕获量大多随方位角增加呈先减小后增加趋势,在方位角0°~90°的范围内,脊位比越大,大棚所捕获的太阳辐射量越多,在90°~180°的范围内相反;当大棚脊位比为0.65、0.75和0.85时,随着地区纬度的增加,大棚太阳辐射捕获量最低值点所对应的方位角值逐渐减小,不同脊位比之间的差异逐渐减小。3)大棚在不同地区优选得到的高度比值仅与作物冠层高度有关;地区纬度越高,脊位比及高度比越大,大棚优选得到的方位角相对于南北走向偏转的角度越大。该研究可依据作物冠层高度大小在大棚捕获太阳辐射量尽可能多的前提下减少大棚供热成本,为推进塑料大棚的整体规划发展提供理论依据。