本文關(guān)鍵詞：食用菌工廠菇房內(nèi)環(huán)境的模擬驗(yàn)證與優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：食用菌工廠菇房內(nèi)環(huán)境是影響食用菌生長發(fā)育的重要因素之一。目前,菇房內(nèi)環(huán)境的監(jiān)測技術(shù)不斷改進(jìn),測量精度也不斷提高,但都是通過局部的測量數(shù)值來判斷整個(gè)菇房的內(nèi)環(huán)境分布,不能全面的反映菇房內(nèi)環(huán)境的分布狀況。近年來,計(jì)算機(jī)流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于溫室內(nèi)環(huán)境的研究,通過溫室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化,節(jié)約成本并提高了溫室作物的產(chǎn)量。開展菇房內(nèi)環(huán)境分布的研究與優(yōu)化工作,給生產(chǎn)操作和菇房的優(yōu)化提供指導(dǎo)意見,在增加食用菌產(chǎn)量、節(jié)約能源方面具有重要意義。本文選取上海市奉賢區(qū)某金針菇菇房為研究對象,建立無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng),將CFD軟件應(yīng)用于金針菇菇房內(nèi)環(huán)境的數(shù)值模擬計(jì)算與分析,并通過增加回風(fēng)口、改變風(fēng)機(jī)送風(fēng)角度優(yōu)化菇房內(nèi)環(huán)境。主要研究內(nèi)容如下:(1)通過分析菇房CFD模擬的基礎(chǔ)理論,建立能夠描述單相氣體和多相氣體兩種不同情況下的數(shù)學(xué)模型。(2)利用CFD軟件,建立了菇房的穩(wěn)態(tài)三維模型。將標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與SIMPLEC半隱式算法應(yīng)用到菇房溫度場、濕度場、CO2氣體濃度場的數(shù)值模擬中,將獲得的溫濕度的仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗(yàn)證CFD模型的有效性與可行性。(3)建立基于Zig Bee無線傳輸?shù)墓椒繙貪穸缺O(jiān)測系統(tǒng),通過上位機(jī)LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)對菇房內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)處溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測,觀察并記錄風(fēng)機(jī)和加濕器運(yùn)行前后菇房內(nèi)溫濕度的變化,為仿真模型的驗(yàn)證提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(4)通過增加回風(fēng)口和改變送風(fēng)角度,優(yōu)化菇房結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:優(yōu)化后菇房內(nèi)溫濕度、CO2氣體濃度分布均勻性和穩(wěn)定性均得到改善。(5)在上述優(yōu)化的前提下,考察加濕器運(yùn)行對菇房內(nèi)環(huán)境的影響。由模擬結(jié)果可得出:加濕器運(yùn)行后,菇房內(nèi)環(huán)境達(dá)到了較優(yōu)的狀態(tài),有利于金針菇的生長。
【關(guān)鍵詞】：食用菌工廠 無線監(jiān)測系統(tǒng) 人工環(huán)境 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S646;S126
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 食用菌工廠化栽培的國內(nèi)外發(fā)展概況11-13
• 1.2.2 CFD技術(shù)在溫室領(lǐng)域應(yīng)用的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容16-18
• 第2章 菇房計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)理論研究18-24
• 2.1 基本控制方程18-21
• 2.2 湍流模型21-22
• 2.3 壁面函數(shù)法22
• 2.4 微分方程的離散與求解22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 風(fēng)機(jī)運(yùn)行下菇房內(nèi)環(huán)境CFD模型的驗(yàn)證與分析24-37
• 3.1 菇房物理模型的建立24-26
• 3.2 計(jì)算域的確定與網(wǎng)格劃分26
• 3.3 邊界條件26-28
• 3.4 風(fēng)機(jī)運(yùn)行下菇房內(nèi)環(huán)境的模擬結(jié)果與分析28-34
• 3.4.1 速度場29
• 3.4.2 溫度場29-31
• 3.4.3 濕度場31-32
• 3.4.4 CO_2氣體濃度場32-34
• 3.5 模擬結(jié)果驗(yàn)證與分析34-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第4章 菇房溫濕度的無線監(jiān)測實(shí)驗(yàn)37-51
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測量點(diǎn)位置37-38
• 4.1.1 測試內(nèi)容與儀器37
• 4.1.2 溫濕度測量點(diǎn)的布置37-38
• 4.2 無線溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)38-48
• 4.2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)40-43
• 4.2.2 Zig Bee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43-46
• 4.2.3 上位機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-48
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 菇房內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化設(shè)計(jì)51-67
• 5.1 增加回風(fēng)口51-56
• 5.1.1 增加回風(fēng)口條件下的速度場分布52-53
• 5.1.2 增加回風(fēng)口條件下的溫度場分布53-54
• 5.1.3 增加回風(fēng)口條件下的相對濕度場分布54-55
• 5.1.4 增加回風(fēng)口條件下的CO_2氣體濃度場分布55-56
• 5.2 改變送風(fēng)角度56-61
• 5.2.1 送風(fēng)口向下傾斜 30°時(shí)的速度場分布56-57
• 5.2.2 送風(fēng)口向下傾斜 30°時(shí)的溫度場分布57-58
• 5.2.3 送風(fēng)口向下傾斜 30°時(shí)的濕度場分布58-60
• 5.2.4 送風(fēng)口向下傾斜 30°時(shí)的CO_2氣體濃度場分布60-61
• 5.3 優(yōu)化前后監(jiān)測點(diǎn)處模擬值對比分析61-62
• 5.4 優(yōu)化狀態(tài)下加濕器對菇房內(nèi)環(huán)境的影響62-66
• 5.4.1 加濕器運(yùn)行后菇房內(nèi)溫度場分布63-64
• 5.4.2 加濕器運(yùn)行后菇房內(nèi)濕度場分布64-65
• 5.4.3 加濕器運(yùn)行后菇房內(nèi)CO_2氣體濃度場分布65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間的成果74

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本文編號：291583