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夏季南方妊娠猪舍垂直通风设计及测试分析

家畜生态学报 2023年第12期44卷 78-84页

作者：胡孝艳解天李修松李保明崔维浩杨卫平杨玉鹏青岛大牧人机械股份有限公司山东青岛266000 即墨区北安街道办事处山东青岛266000 江西农业大学工学院江西南昌330045 中国农业大学水利与土木工程学院北京市畜禽健康养殖环境工程技术研究中心北京100083

为解决垂直通风猪舍设计过程中存在的气流组织设计不合理、通风量计算不准确和环控设备配置不匹配等一系列问题,本文使用理论计算的方法对广西壮族自治区某垂直通风妊娠母猪舍进行了设计,并采用现场实测方法验证理论计算模型及该通风模... 详细信息

为解决垂直通风猪舍设计过程中存在的气流组织设计不合理、通风量计算不准确和环控设备配置不匹配等一系列问题,本文使用理论计算的方法对广西壮族自治区某垂直通风妊娠母猪舍进行了设计,并采用现场实测方法验证理论计算模型及该通风模式的运行效果。试验结果表明,垂直通风自上而下的气流组织能改善舍内前后温差大,温度分布不均匀,NH_(3)、CO_(2)浓度高的问题。该通风模式可将夏季舍内温度总体控制在25.4~31.9℃,风速范围在0.7~1.0 m/s之间,且二者分布相对均匀;NH_(3)、CO_(2)平均浓度均小于国家标准规定的妊娠舍空气污染物浓度极限水平;舍内平均温湿指数(THI)维持在68~76,猪群处于无热应激或轻度热应激状态,且猪只皮温及呼吸频率表现良好,满足猪群在夏季热环境下的生理需求。综上所述,本文所设计的理论计算模型是正确的,同时该垂直通风模式能有效改善舍内环境,为猪只提供相对适宜的生长环境。

关键词：垂直通风设计妊娠猪舍空气质量生理指标

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保育猪舍垂直通风CFD模拟及优化

保育猪舍垂直通风CFD模拟及优化

作者：吴爽东北农业大学

学位级别：硕士

北方寒冷地区冬季,猪舍为保温通常采用封闭饲养方式,导致猪舍通风量不足,大量NH、CO等有害气体在猪舍内堆积。垂直通风技术是近几年应用于猪舍通风的一项新技术。与常见的横向通风和纵向通风相比,垂直通风能够明显改善气流分布均匀性。... 详细信息

北方寒冷地区冬季,猪舍为保温通常采用封闭饲养方式,导致猪舍通风量不足,大量NH、CO等有害气体在猪舍内堆积。垂直通风技术是近几年应用于猪舍通风的一项新技术。与常见的横向通风和纵向通风相比,垂直通风能够明显改善气流分布均匀性。垂直通风装置可以精确通风,可以对气流预热,在换气的同时既能保暖又能排出污染气体。且气流运动路径较短可有效降低病菌传播。但在北方寒冷地区保育猪舍利用管道垂直通风相关研究较少,存在研究价值,该研究可为北方寒冷地区保育猪舍管道垂直通风结构优化设计和环境调控提供理论依据。该试验以北方垂直通风方式的保育猪舍为研究对象。在模型简化中,应用多孔介质模型(Porous Media Model,PMM)简化漏缝地板及猪活动区域。应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟分析评估保育猪舍内气流、风速、NH浓度、CO浓度、平均空气龄(Mean Age of Air,MAA)分布情况并进行验证,探究垂直通风模型通风效果并对原模型存在的不足进行优化。研究结果可评估保育猪舍环境分布情况,为改善通风效果做理论支撑。主要研究内容及结论如下:(1)针对漏缝地板及高密度养殖的猪直接建模计算收敛难、成本高及耗时长问题,应用PMM对漏缝地板及猪活动区域进行简化。探究垂直通风中漏缝地板及猪活动区域的黏性阻力系数和惯性阻力系数,并对PMM验证。研究表明:漏缝地板及猪活动区域简化成PMM是可行的。漏缝地板Z方向上黏性阻力系数D为4.11×10m,惯性阻力系数C为126.7 m。保育猪活动区域在X、Y、Z方向上黏性阻力系数D分别为65.6 m、10.9 m、71.0 m,惯性阻力系数C为0.20 m、0.18 m、0.30 m。(2)基于PMM和阻力系数研究结果对保育猪舍模型简化,简化模型CFD模拟仿真值与现场13个验证点所测的数值进行误差分析得出:风速场平均相对误差为13.98%,NH浓度平均相对误差为10.14%,CO浓度平均相对误差为6.10%。结果表明:应用CFD模拟分析评估保育猪舍内风速、NH、CO是可行的,此模型仿真度高,可用于后续的模拟分析。(3)通过对保育猪舍垂直通风方式下气流、风速、NH浓度、CO浓度、MAA数值模拟值分析,发现风口下方风速大于0.4 m/s超过保育猪舍风速标准;发现猪栏之间区域存在CO浓度超标问题。猪栏区域平均风速、CO平均浓度、NH平均浓度均符合保育猪舍标准。MAA平均值较小,猪舍内空气新鲜。(4)针对垂直通风中存在的问题,设计了5种通风角度分别为15°、30°、45°、60°、75°,分别从风速、NH浓度、CO浓度、MAA分布情况评估通风效果。结果表明:通风角度为45°时风速、NH浓度及CO浓度分布情况较优,通风角度为60°时MAA分布情况较优。综合考虑通风角度为45°、60°的风速分布、污染气体及MAA分布情况,得出通风角度为45°时通风效果较优。

关键词：保育猪舍垂直通风 CFD 通风优化 NH3浓度仿真 CO2浓度仿真

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垂直通风猪舍气流及温度场的CFD仿真优化

黑龙江畜牧兽医 2020年第18期 34-38,160,161页

作者：付鹏罗松杨卫平刘仁鑫王成伟江西农业大学工学院南昌330045

为了在高温、高湿的南方地区建设良好饲养环境的现代化猪舍,试验以某垂直通风猪舍的气流及温度场为研究对象,对猪舍48个测试点取得气流速度和空气温度数据,并用红外热像仪测量猪只表面、猪舍四周墙面、屋顶的温度,用通风多参数测量仪测... 详细信息

为了在高温、高湿的南方地区建设良好饲养环境的现代化猪舍,试验以某垂直通风猪舍的气流及温度场为研究对象,对猪舍48个测试点取得气流速度和空气温度数据,并用红外热像仪测量猪只表面、猪舍四周墙面、屋顶的温度,用通风多参数测量仪测量地道通风入口的风速,然后建立猪舍仿真模型,与计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真结果对比,在确定模型真实可靠的基础上,开展通风立柱为45°、60°、75°、90°倾斜角度下的猪舍环境仿真研究。结果表明:当通风立柱的倾斜角度为45°时,流入猪舍的新鲜空气方向发生改变,相对垂直立柱通风的方式猪只活动区域平均风速增加了41.5%,风速分布的不均匀系数降低了29.9%,平均温度降低了8.4%,温度分布的不均匀系数降低了45.9%。说明当通风立柱的倾斜角度为45°时,猪舍内气流速度和温度场的分布更加合理,猪舍通风效果得到较大改善,利于猪只生长。

关键词：猪舍垂直通风气流场温度场仿真优化不均匀系数

高大平房仓与超高大平房仓垂直通风效果对比研究

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河南工业大学学报（自然科学版） 2019年第5期40卷 114-119页

作者：陈传波王若兰黄亚伟盛强李浩杰河南工业大学粮油食品学院河南郑州450001 中储粮成都储藏研究院有限公司四川成都610031

为研究机械通风技术在超高大平房仓的应用效果,分别在装粮高度8 m的超高大平房仓和装粮高度6 m的高大平房仓中进行垂直通风试验。储藏粮种均为小麦,仓房长度均为60 m,宽度均为30 m,通风系统风道为地上笼一机三道,双向布置,风机类型及数... 详细信息

为研究机械通风技术在超高大平房仓的应用效果,分别在装粮高度8 m的超高大平房仓和装粮高度6 m的高大平房仓中进行垂直通风试验。储藏粮种均为小麦,仓房长度均为60 m,宽度均为30 m,通风系统风道为地上笼一机三道,双向布置,风机类型及数量相同。研究了垂直通风系统的通风均匀性,通风过程中粮堆温度、水分的分布等通风效果。结果表明:8 m仓各粮层静压值平均变异系数及粮面表观风速变异系数小于6 m仓,通风均匀性较6 m仓好;通风时间相同时,8 m仓水分损失小,保水性好;6 m仓降温幅度大,降温速率更快。

关键词：平房仓垂直通风粮堆静压水分温度

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集约化猪场垂直通风模式分析

黑龙江畜牧兽医 2018年第3期 137-139,143+255-257页

作者：付典林杨卫平刘仁鑫杨圣文张利群江西农业大学工学院江西增鑫牧业科技股份有限公司

垂直通风模式是国内外最近几年才应用到猪舍通风系统中的一种新型通风技术,较好地解决了猪舍中栏舍内通风不均匀、有死角的问题,还可防止病菌在猪舍中传播。文章通过对猪场几种常见通风模式的分析,介绍了常见通风模式存在的问题,并通过A... 详细信息

垂直通风模式是国内外最近几年才应用到猪舍通风系统中的一种新型通风技术,较好地解决了猪舍中栏舍内通风不均匀、有死角的问题,还可防止病菌在猪舍中传播。文章通过对猪场几种常见通风模式的分析,介绍了常见通风模式存在的问题,并通过ANSYS有限元分析软件分别对纵向通风模式和垂直通风模式的猪舍进行了仿真,总结出垂直通风模式猪舍在环境控制系统中的优点是通风均匀、无死角,温度分布均匀,建设成本较高。

关键词：猪场通风模式垂直通风特点环境分析

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基于CFD对垂直通风猪舍热环境模拟及研究

黑龙江畜牧兽医 2019年第7期 56-60,166-167页

作者：解天杨卫平刘仁鑫罗松付鹏付典林江西农业大学工学院南昌330045 研祥智能科技股份有限公司广东深圳518106

为了研究垂直通风系统猪舍内热环境质量状况,从而为改善猪舍内环境提供参考,以垂直通风育肥猪舍为研究对象,采用计算流体力学(CFD)对影响猪舍热环境质量的两个重要因素(气流场和温度场)进行了模拟,分析了猪舍内气流轨迹、猪只和饲养员... 详细信息

为了研究垂直通风系统猪舍内热环境质量状况,从而为改善猪舍内环境提供参考,以垂直通风育肥猪舍为研究对象,采用计算流体力学(CFD)对影响猪舍热环境质量的两个重要因素(气流场和温度场)进行了模拟,分析了猪舍内气流轨迹、猪只和饲养员呼吸高度处的气流速度与温度、气流速度与温度的相关性,并进行了模拟验证。结果表明:猪舍内局部区域存在的涡流改变了气流轨迹,进而影响了猪舍内的温度分布;猪只和饲养员呼吸高度平面内气流速度相对较大,南北墙两侧局部区域气流速度(0.1 m/s)相对较低,不利于猪只呼吸到充足的新鲜空气,但温度分布相对均匀,分别保持在22～24℃与18～20℃,能满足猪只和饲养员对温度的要求;舍内气流速度与温度之间呈现因果耦合关系,即当气流轨迹未出现涡流时气流速度较高的区域温度相对较低;将模拟值与测量值进行对比,模拟数据与测量数据的变化趋势吻合,气流速度、温度模拟数据平均相对误差分别为16%和4%,归一化均方误差(NMSE)分别为0.030和0.002。说明本模拟是可靠有效的,可为猪舍通风优化和舍内环境调控提供理论依据。

关键词：猪舍垂直通风热环境数值模拟气流场温度场

基于漏缝地板的垂直通风猪舍环境模拟及试验研究

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基于漏缝地板的垂直通风猪舍环境模拟及试验研究

作者：解天江西农业大学

学位级别：硕士

适宜的猪舍通风是改善猪舍环境的重要手段,其能有效调节猪舍温度、相对湿度、风速和有害气体浓度等环境因素,为猪只提供舒适的生长环境,保障猪只健康生长和生产潜力的充分发挥。因此系统、准确和快速地设计和评估猪舍环境对生猪饲养尤... 详细信息

适宜的猪舍通风是改善猪舍环境的重要手段,其能有效调节猪舍温度、相对湿度、风速和有害气体浓度等环境因素,为猪只提供舒适的生长环境,保障猪只健康生长和生产潜力的充分发挥。因此系统、准确和快速地设计和评估猪舍环境对生猪饲养尤为重要。猪舍垂直通风模式是近年来应用于猪舍通风的一项新技术,具有气流轨迹独立、温度分布均匀、有害气体浓度低等优点,但相较于水平通风,其自上而下的空气运动路径使得采用计算流体力学(CFD)技术模拟评估舍内环境时,需要将漏缝地板按实际结构、尺寸进行建模,以保证模拟的合理与准确。但由于漏缝地板的缝槽与猪栏和粪池尺寸差异大,导致模拟时模型的网格数量多、质量差、求解时间长和计算收敛困难等问题。又鉴于在CFD求解过程中,不同湍流模型对于求解特定条件的空气流动存在差异,因而湍流模型的选用也显得尤为重要。基于上述原因,本文按模型/某原型=1/5的比例制作了垂直通风猪舍实验装置,对垂直通风猪舍环境的数值模拟展开了较全面地研究。此外,应用CFD技术探究漏缝地板缝槽宽度对垂直通风猪舍温度场、相对湿度场和气流速度场分布规律的影响。本研究可为今后开展垂直通风猪舍环境的数值模拟,及其优化设计提供借鉴,其主要研究内容及结论如下:(1)基于CFD技术,开展了多孔介质模型中粘性和惯性阻力系数的计算,并研究了如何使用多孔介质替代漏缝地板实际结构进行数值模拟,结果表明:通过数值模拟方法计算压降数据,然后使用最小二乘法拟合压降数据而计算出阻力系数的方法是合理的,多孔介质模型替代漏缝地板实际结构进行数值模拟的方案是可行的。(2)通过比较五种湍流模型对于垂直通风猪舍环境的模拟结果发现,RKE湍流模型模拟效果最佳,SKE湍流模型也较好。(3)通过对比两种不同建模方法:多孔介质和漏缝地板实际结构发现,多孔介质模型不仅能处理因漏缝地板缝槽与猪舍尺寸差异大而导致的网格数量多、质量差、计算收敛困难等问题,而且模拟质量和计算效率得到改进。多孔介质计算域模拟出的整体风速、温度和相对湿度归一化平均绝对误差(NMSE)值分别下降36%、11%和10%,计算时间节省约75%。(4)通过对30mm,20mm和10mm缝槽宽度的漏缝地板研究,发现缩小缝槽宽度能使得猪舍内风速提高、温度降低,舍内风速场、温度场和相对湿度场的分布更加均匀,而且还可降低舍内有害气体浓度,改善猪只生长环境。

关键词：猪舍环境垂直通风漏缝地板多孔介质湍流模型

基于CFD对垂直通风猪舍气流场与温度场的数值模拟及优化研究

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基于CFD对垂直通风猪舍气流场与温度场的数值模拟及优化研究

作者：罗松江西农业大学

学位级别：硕士

猪舍环境质量,如气流速度、温度、相对湿度以及有害气体浓度等,直接影响着猪只的健康与生产能力,进而影响猪肉品质以及养猪产业的经济效益。当前集约化、高密度饲养方式已成为养殖行业发展的主流,但在这种封闭且高密度的饲养过程中,猪... 详细信息

猪舍环境质量,如气流速度、温度、相对湿度以及有害气体浓度等,直接影响着猪只的健康与生产能力,进而影响猪肉品质以及养猪产业的经济效益。当前集约化、高密度饲养方式已成为养殖行业发展的主流,但在这种封闭且高密度的饲养过程中,猪舍内环境存在温度较高、气流不畅和气流分布不均匀等问题。本文以江西增鑫生态养殖示范基地实际测量数据为基础,利用Soild Works软件建立1:1的猪舍三维物理模型,并运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对垂直通风猪舍内部气流场与温度场进行模拟、分析和评估,在其所测试验数据与模拟结果对比基本一致及相关分析的研究基础上,开展通风立柱不同倾斜角度猪舍环境的模拟研究与试验证明。主要研究内容及结论如下:1.通过对实际建立的三维猪舍模型进行CFD模拟和试验验证。结果表明:气流速度模拟值与实测值绝对误差的平均值为0.03m/s,相对误差的平均值为11.1%,最大绝对误差为0.16m/s;温度模拟值与实测值绝对误差的平均值为0.9℃,相对误差的平均值为3.9%,最大绝对误差为2.0℃;考核CFD模拟可靠性的归一化均方误差(Normalized mean square error,NMSE)满足要求,说明模拟值与实测值吻合性较好,本文运用CFD方法模拟猪舍内气流场与温度场的分布情况是可行的。2.模拟结果发现:猪栏区域的温度基本维持22℃～24℃,超出育肥猪只的适宜温度18℃～22℃;猪栏区域的气流速度大部分在0.2m/s以下,且部分区域出现气流死区,不利猪只散热和猪只活动区域的通风换气;气流在经过通风立柱引导后与天花板产生垂直撞击,造成较大能量损耗,不利于猪舍通风换气;空气与屋顶碰撞反弹后流到猪舍区,而其中不少空气流入走廊区域,不能对猪只活动区域的环境进行有效改善。3.对通风立柱出风口的倾斜角度进行了猪舍环境的优化设计,提出了45°、60°、75°三种通风立柱不同倾斜角度的优化方案,建立模型并进行模拟研究。结果显示:当通风立柱倾斜角度为45°时,流入猪舍的新鲜空气方向发生了改变,使得猪舍内气流速度和温度场的分布更加合理,猪舍通风效果得到较大改善;优化后猪只活动区域的平均气流速度增加0.11m/s,增加了41.5%,气流速度分布的不均匀系数降低29.9%;猪只活动区域平均温度降低2℃,降低了8.4%,温度分布的不均匀系数降低45.9%。4.采用近似模型法将模型与原型猪舍按照模型/原型=1/5的比例制作了猪舍模型试验台。同时,根据优化方案制作出不同倾斜角度的通风立柱模型,并对通风立柱不同倾斜角度的猪舍模型进行模拟分析和试验验证。也得出倾斜角度为45°时,气流速度和温度场的分布更加合理,通风效果有较大改善,验证了垂直通风猪舍优化设计的可靠性。本文内容为猪舍环境的设计提供了一种可靠、经济的有效方法,也为其它畜禽舍内环境的设计提供了依据与指导。

关键词：猪舍垂直通风通风立柱气流场温度场优化设计

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垂直通风差压球形果蔬预冷的数学模型

流体机械 2003年第9期31卷 46-49,4页

作者：何晖申江管萍天津商学院天津300134

针对垂直通风差压预冷方式 ,建立了球形果蔬预冷过程的数学模型 ,该模型考虑了传热与传质过程相耦合的特点。采用有限差分法对该模型进行了数值求解 ,计算结果与实验数据比较的结果表明。

关键词：果蔬传热传质垂直通风预冷数学模型