基于大跨度拱棚湍流结构演化的棚型优化

作     者：王少杰 宋皓然 林博 刘贵元 魏珉 齐子皓 管仁辉 WANG Shaojie;SONG Haoran;LIN Bo;LIU Guiyuan;WEI Min;QI Zihao;GUAN Renhui

作者机构：山东农业大学水利土木工程学院泰安271018 山东农业大学园艺科学与工程学院泰安271018 

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16期

页      面：220-228,F0003页

核心收录：

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32272008) 国家重点研发计划(2023YFD1700904) 宁夏回族自治区重点研发计划项目(2023BCF01042) 

主　　题：设施 结构 通风 大跨度拱棚 湍流 棚型优化 多场耦合 

摘      要：大跨度拱棚在园艺设施中应用日益广泛,跨度、高度增加会加大棚内空间,但风温性能与时空演化更为复杂。为探明大跨度拱棚湍流结构演化规律并进行棚型优化,该研究以生产中常用的20 m跨度宜机化拱棚为主要对象,建立融合设施结构与番茄植株气动特征的多场耦合仿真分析模型,并开展示范工程应用。结果表明:大跨度拱棚存在湍流现象,断面涡流多呈双旋涡特征;棚的脊高越低,温度、气流分布均匀性越差,通风效率虽较高但换气率较低;风温分布均匀性会伴随拱棚高度增加变优,但太高时因热压通风演化为主通风方式,风压通风效能会明显下降;针对20 m大跨度拱棚,脊高6.0~6.5 m时构型较优,兼顾经济性、安全性等因素脊高取6.0 m更优。通过示范工程验证了模型的可靠性,为同类园艺设施结构构型优化提供了高效可靠手段。