中国农业大学学报 ２０２１ ， ２６ （ １ ）： ７８ － ８７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｈｔｔｐ ： ∥ｚｇｎｙｄｘｘｂ．ｉｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎＤＯＩ ： １０．１１８４１ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００７ － ４３３３．２０２１．０１．０９基于ＣＦＤ的植物工厂管道通风模拟及优化吴晨溶 １ ，２ 程瑞锋 １ ， ２ 方 慧 １ ， ２＊ 杨其长 １， ２ 张 晨 １ ， ２（ １． 中国农业科学院 农业环境与可持续发展研究所，北京 １０００８１ ；２． 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 １０００８１ ）摘 要 针对植物工厂中传统通风模式难以实现内部气流均匀分布的问题，在满足合适的管孔径比情况下，通过计算设计了管道通风方案，利用计算流体力学 ＣＦＤ （ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ ）仿真软件对不同方案的作物冠层气流场进行模拟，探究管孔直径、管孔数量及进风口风速对作物冠层气流分布的影响，确定最佳管道通风方案。结果表明：所有...
中国农业大学学报 ２０２１ ， ２６ （ １ ）： ７８ － ８７ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｈｔｔｐ ： ∥ｚｇｎｙｄｘｘｂ．ｉｊｏｕｒｎａｌｓ．ｃｎＤＯＩ ： １０．１１８４１ ／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００７ － ４３３３．２０２１．０１．０９基于ＣＦＤ的植物工厂管道通风模拟及优化吴晨溶 １ ，２ 程瑞锋 １ ， ２ 方 慧 １ ， ２＊ 杨其长 １， ２ 张 晨 １ ， ２（ １． 中国农业科学院 农业环境与可持续发展研究所，北京 １０００８１ ；２． 农业农村部设施农业节能与废弃物处理重点实验室，北京 １０００８１ ）摘 要 针对植物工厂中传统通风模式难以实现内部气流均匀分布的问题，在满足合适的管孔径比情况下，通过计算设计了管道通风方案，利用计算流体力学 ＣＦＤ （ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ ）仿真软件对不同方案的作物冠层气流场进行模拟，探究管孔直径、管孔数量及进风口风速对作物冠层气流分布的影响，确定最佳管道通风方案。结果表明：所有的管道通风方案气流均匀性均优于传统通风模式，且进风口风速为 ３ｍ ／ ｓ 的 ２５ 孔管道通风方案最佳，此时作物冠层表面平均风速为 ０．５５ｍ ／ ｓ ，适宜区（风速范围为 ０．３～１．０ｍ ／ ｓ ）面积占冠层表面总面积的 ８６．１％ 。关键词 植物工厂；管道通风；作物冠层；气流均匀性；计算流体力学 （ ＣＦＤ ）中图分类号 Ｓ６２５ 文章编号 １００７ － ４３３３ （ ２０２１ ） ０１ － ００７８ － １０ 文献标志码 Ａ收稿日期： ２０２０ － ０５－ １１基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划项目（ ２０１８ＢＢＦ０２０１２ ）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（Ｙ２０１９ＸＫ２１ － ０１ ）第一作者：吴晨溶，硕士研究生， Ｅ － ｍａｉｌ ：１５４７５５１１０＠ｑｑ．ｃｏｍ通讯作者：方慧，副研究员，主要从事农业生物环境工程研究， Ｅ － ｍａｉｌ ：ｆａｎｇｈｕｉ＠ｃａａｓ．ｃｎＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆａｉｒｔｕｂｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｉｎｐｌａｎｔｆａｃｔｏｒｙｂａｓｅｄｏｎＣＦＤＷＵＣｈｅｎｒｏｎｇ１ ， ２ ，ＣＨＥＮＧＲｕｉｆｅｎｇ１ ， ２ ，ＦＡＮＧＨｕｉ１ ， ２＊ ，ＹＡＮＧＱｉｃｈａｎｇ ， ＺＨＡＮＧＣｈｅｎ１ ， ２（ １．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ， ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｃｉｅｎｃｅｓ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１ ， Ｃｈｉｎａ ；２．Ｋｅｙ ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｅｒｇｙ ＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄＷａｓｔｅＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓ ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１ ， Ｃｈｉｎａ ）ＡｂｓｔｒａｃｔＡｉｍｉｎｇ ａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｎｅｖｅｎａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｔｉｐｂｕｒｎａｐｐｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙｉｎｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ ， ｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ ｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｕｂｅａｐｅｒｔｕｒｅｒａｔｉｏ ， ＣＦＤ （ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ ）ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｒｏｐ ｃａｎｏｐｙ ｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｓｅｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｈｏｌｅｄｉａｍｅｔｅｒ ， ｈｏｌｅｎｕｍｂｅｒａｎｄｉｎｌｅｔａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎｃｒｏｐｃａｎｏｐｙ ａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｅｒｅｅｘｐｌｏｒｅｄａｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｕｂｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃａｓｅｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｆｉｎａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｉｒｆｌｏｗｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｏｆａｌｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃａｓｅｓｗａｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｍｏｄｅ．Ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｖｅｒａｇｅａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｒｏｐｃａｎｏｐｙａｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅａｒｅａ （ ｔｈｅｗｉｎｄｓｐｅｅｄｒａｎｇｅｗａｓ０．３－１．０ｍ ／ ｓ ）， ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅ２５ － ｈｏｌｅｔｕｂｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｃａｓｅｗｉｔｈｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ３ｍ ／ ｓｗａｓｔｈｅｂｅｓｔ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅａｉｒｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｃｒｏｐ ｃａｎｏｐｙ ｗａｓ０．５５ｍ／ ｓ ， ａｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅａｒｅａａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ８６．１％ ｏｆｔｈｅｔｏｔａｌｃａｎｏｐｙ ｓｕｒｆａｃｅａｒｅａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｐｌａｎｔｆａｃｔｏｒｙ ； ｔｕｂｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ ； ｃａｎｏｐｙ ； ａｉｒｆｌｏｗｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ； ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｆｌｕｉｄｄｙｎａｍｉｃｓ 植物工厂是指通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，利用计算机对植物发育过程的温度、湿度、光照、 ＣＯ２ 浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生长发育不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式 ［１ ］ 。由于植物工厂充分运用了现代工程、生物、环境和信息等手段，技术高度密集，近年来一直被国际上公认为是现阶段设施农业的最高发展阶段，是衡量一个国家农业技术水平的重要标志，受到世界各国的高度重视 ［２ ］ 。888集团官网入口
