شبیه‌سازی جریان انرژی گلخانه نیمه‌دوطرفه شیشه‌ای با ساختار ویژه با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 22 تیر 1400  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2021.70400.1038

نویسندگان

فرخ معتضدیان¹؛ مرتضی تاکی ²؛ روح الله فرهادی ³؛ مصطفی رحمتی جنیدآباد²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی،گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران

²دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

³گروه مهندسی ماشین‌های کشاورزی و مکانیزاسیون، دانشکده مهندسی زراعی و عمران روستایی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان

چکیده

این تحقیق، به شبیه‌سازی جریان انرژی یک گلخانه نیمه‌مدفون نیمه‌دوطرفه با استفاده از متغیرهای بیرونی و داخلی و حل عددی به روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) می‌پردازد. در این تحقیق، داده‌های دما، رطوبت و تابش به‌صورت لحظه‌ای اندازه‌گیری شد و سپس از CFD جهت بررسی توزیع انرژی و تغییرات دما در دو ارتفاع 1 و 2 متری از سطح زمین استفاده گردید. گلخانه مورد بررسی، به‌صورت یک گلخانه بسته در نظر گرفته شد و با توجه به روابط تجربی-ریاضی موجود در منابع، میزان دریافت، تلفات و خالص جذب شده انرژی در گلخانه محاسبه شد. نتایج این تحقیق نشان داد که روش CFD با 326030 المان چهار وجهی (tetrahedral) قادر است دمای هوای داخل گلخانه را با دقت مناسب در ارتفاع 1 متری (987/0R2=، 17/2MAPE = درصد) و 2 متری از کف (987/0= R2، 28/2MAPE= درصد) تخمین بزند. بررسی جریان انرژی نشان داد که این گلخانه، 4/6779 کیلوژول انرژی حرارتی انباشته ناشی از پرتوهای تابش را در مدت زمان آزمایش به زمین منتقل می‌کند و نسبت به سازه‌های روی سطح زمین، به‌طور متوسط حدود 40% تابش کم‌تری دریافت می‌کند. نتایج کلی این تحقیق و بررسی روند تغییرات دما در کف و دیواره‌ها نشان داد که در مناطق گرم کشور، زمین به‌عنوان منبع خوبی برای دریافت گرمای انباشته موجود در محیط گلخانه است و هرچه پوشش سطح داخلی گلخانه رسانائی گرمایی بیشتری داشته باشد، شار حرارتی به سمت عمق خاک بیش‌تر است.

کلیدواژه‌ها

گلخانه نیمه‌مدفون؛ تحلیل انرژی؛ مدل دینامیکی؛ شبیه سازی