植物工廠是指通過設施內高精度的環(huán)境控制,實現(xiàn)農(nóng)作物周年連續(xù)生產(chǎn)的高效農(nóng)業(yè)方式。它充分運用了現(xiàn)代工程、生物、環(huán)境和信息等手段,技術高度密集,近年來一直被國際上公認為是設施農(nóng)業(yè)的最高發(fā)展階段。在人工光植物工廠中,通風和空氣循環(huán)下的強制對流可以控制作物生長環(huán)境并保持內部微氣候環(huán)境均勻。目前利用計算流體力學軟件（Computational fluid dynamics,CFD）進行植物工廠內部氣流場、溫度場模擬多是在空載植物工廠中進行,忽略了生菜植株和LED植物生長燈的情況,針對此問題分別設計試驗研究了生菜空氣動力學參數(shù)和LED植物生長燈的邊界條件,并將得到的參數(shù)和邊界條件運用到植物工廠氣流場、溫度場的環(huán)境模擬中,將模擬結果與空載植物工廠的模擬結果進行對比分析。1.利用風洞系統(tǒng)測定了生菜冠層的阻力系數(shù)（C_D）,并求得在不同葉面積密度（L）的情況下生菜冠層滲透率（K）與動量損失系數(shù)（C_f）之間的關系。將生菜栽培板置于風洞試驗段中間位置,分別測量風洞試驗段豎直方向和水平方向不同測點位置的穩(wěn)態(tài)壓力與風速。通過已求得的參數(shù)得到CFD建模中建立生菜多孔介質模型... 

【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學院北京市

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
主要符號對照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 植物工廠發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.2 植物工廠存在的問題
        1.1.3 計算流體力學(CFD)的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.4 CFD模擬中蔬菜空氣動力學參數(shù)研究現(xiàn)狀
        1.1.5 CFD模擬中LED燈邊界條件研究現(xiàn)狀
    1.2 研究內容與方法
    1.3 技術路線
第二章 基于風洞系統(tǒng)的生菜空氣動力學研究
    2.1 材料與方法
        2.1.1 風洞系統(tǒng)
        2.1.2 試驗作物及參數(shù)測量
        2.1.3 多孔介質參數(shù)
    2.2 結果與分析
    2.3 小結
第三章 基于CFD的 LED補光燈模型構建與驗證
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗用單層植物栽培裝置
        3.1.2 測點布置
        3.1.3 LED補光燈散熱量計算
    3.2 數(shù)學模型
        3.2.1 CFD建模與網(wǎng)格劃分
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 邊界條件及材料屬性
        3.2.4 計算方法
    3.3 CFD仿真結果與驗證
        3.3.1 風速仿真結果與驗證
        3.3.2 溫度仿真結果與驗證
    3.4 小結與討論
第四章 基于CFD的植物工廠氣流場、溫度場模擬分析
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗用植物工廠原型
        4.1.2 LED補光燈散熱量計算
    4.2 數(shù)學模型
        4.2.1 植物工廠模型構建
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 控制方程
        4.2.4 邊界條件及材料屬性
        4.2.5 計算方法
    4.3 CFD仿真結果與驗證
        4.3.1 案例1風速模擬結果
        4.3.2 案例2風速模擬結果
        4.3.3 案例1溫度模擬結果
        4.3.4 案例2溫度模擬結果
        4.3.5 試驗結果與討論
    4.4 小結
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]日本植物工廠的現(xiàn)狀、存在問題及未來發(fā)展[J]. 魏蔚,王東霞.  現(xiàn)代化農(nóng)業(yè). 2019(12)
[2]人工光型植物工廠的可持續(xù)發(fā)展前景[J]. 古在豐樹,李雨濃,季方,賀冬仙.  農(nóng)業(yè)工程技術. 2019(34)
[3]高附加值植物生產(chǎn)的環(huán)境控制技術(二) 植物工廠環(huán)境調控對高附加值植物生產(chǎn)的影響[J]. 賀冬仙.  中國蔬菜. 2019(12)
[4]植物工廠發(fā)展史[J]. 楊其長.  生命世界. 2019(10)
[5]基于CFD的人工光植物工廠氣流場和溫度場的模擬及優(yōu)化[J]. 劉煥,方慧,程瑞鋒,楊其長.  中國農(nóng)業(yè)大學學報. 2018(05)
[6]植物工廠控制系統(tǒng)的功能分析和總體設計[J]. 李中鵬,賈鶴鳴,徐林通,裴慧玲,唐凱濤,苗苗.  科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力. 2018(02)
[7]設施園藝半導體照明研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展評估[J]. 劉文科,楊其長.  農(nóng)業(yè)工程技術. 2018(01)
[8]植物工廠優(yōu)點與歷史發(fā)展[J]. 許東.  新農(nóng)業(yè). 2017(14)
[9]植物工廠的發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 劉文科.  中國照明電器. 2016(12)
[10]家庭植物工廠技術應用現(xiàn)狀、存在問題及對策[J]. 顧小小,闕寧磊,朱春燕.  農(nóng)業(yè)工程技術. 2016(34)

博士論文
[1]疊層籠養(yǎng)蛋雞舍夏季通風氣流CFD模擬與優(yōu)化[D]. 程瓊儀.中國農(nóng)業(yè)大學 2018
[2]溫室環(huán)境CFD非穩(wěn)態(tài)模型構建及其在溫室溫度控制中的應用研究[D]. 周偉.南京農(nóng)業(yè)大學 2014

碩士論文
[1]基于CFD的人工光型植物工廠通風模擬與優(yōu)化研究[D]. 劉煥.中國農(nóng)業(yè)科學院 2018
[2]植物工廠中LED光環(huán)境調控系統(tǒng)的研究和設計[D]. 陳紅豆.天津職業(yè)技術師范大學 2016
[3]植物工廠環(huán)境控制系統(tǒng)的設計[D]. 周曼麗.江蘇科技大學 2012
[4]機械通風條件下Venlo型溫室內溫度場與流場的數(shù)值模擬研究[D]. 陳曉.浙江工業(yè)大學 2008
[5]CFD在機械通風的華北型連棟塑料溫室的應用研究[D]. 陳忠購.中國農(nóng)業(yè)大學 2004
[6]高大空間建筑空調系統(tǒng)CFD模擬研究[D]. 董玉平.天津大學 2003



本文編號：3173710