棚室内的风速大小是影响作物需水量的主要因素,也对作物生长发育有着重要影响,因此,研究设施地温室小气候的影响十分必要。目前,被用来研究设施地温室自然通风效果的常用方法主要有示踪气体法、质量(或能量)平衡法以及计算流体动力学法(Computational Fluid Dynamics,CFD)。由于通过示踪气体法难以反映设施温室内的气流场的时空分布模式,而且所得的实验结果都局限在一定的试验条件下,难以得到普遍性的结论。基于能量(或质量)平衡建立的温室环境模型虽然可以方便地对给定条件下的设施温室进行随时间变化的预测,但模型的假设条件过多并且简化严重,同时难以在一个广泛的温室上通用。而CFD方法随着近年来的计算机技术的不断发展,目前已经能够承担流体流动、传热、通风等多种计算的需求。
CFD方法被首次应用在温室的小气候的研究中是1989年的Okushima,他采用CFD方法预测了小型温室的环境,并将CFD模拟结果与风洞试验结果进行了比较,同时这种方法也得到了Mistriotis的发展和完善(Mistriotis等,1997);Boulard等利用CFD方法对不同类型的温室小气候进行了研究,并进行了温室作物需水量的计算(Boulard等,2002)。在没有作物的环境中,温室通风模拟的二维效果表明,温室通风模式的不同是影响室内风速的主要因素,模拟结果与风洞试验结果相一致(Mistriotis等,1997)。大跨度的温室内的模拟结果表明,在温室小气候模拟中,采用CFD模拟中的k-e湍流模型模拟可以取得很好的结果。CFD方法能够通过数值模拟得到完整的空气压力、流速、温度等在整个温室空间上的分布,且能够适应多种不同气候条件下的模拟要求。(www.daowen.com)
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