[发明专利]一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法

说明书

一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法，通过确定对防风格架进行风洞模型评价的计算域，将防风格架的立柱中心点设置在计算域宽度方向的对称轴上，预设防风格架的立柱中心点到计算域边界的距离；对计算域采用非均匀正交曲线网格离散，计算模型中采用虚拟边界力方法模拟空气与立柱间相互作用，采用大涡模型进行紊流模拟；根据单位面积上的最大受力及果树受风力面积范围计算果树的受力范围；根据拖曳计算公式模拟得到的平均拖曳力系数，根据流动雷诺数查表得出立柱的拖曳力系数。本发明能够根据地域风害特点指导改进性价比合适的防风格架系统，例如确定选用受力抗压强度不等的水泥立柱或边杆是否加固三角铁，提高防风性能，降低成本。

技术领域

本发明涉及果树种植技术领域，具体涉及一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法。

背景技术

矮化密植苹果园防风格架主要由支撑柱、地锚、紧箍卡、侧紧卡、弓扣卡、锚绳、柱间丝、锚顶丝、柱顶帽等物件组成，纵横连接，在现代苹果园里起到支撑、负载、防倒伏等系列作用。

现阶段，新建矮化密植苹果园所用水泥立柱规格多为中间杆70mm*75mm和边杆90mm*95mm，中间4根钢绞线或冷拔丝。整个果园立架系统抗风强度不够，在有些大风地区的果园中出现了折断、倒伏的现象。

目前，国内防风立架没有规范的设计，现有地标的使用寿命、抗风能力不确定，没有一套科学、完整评价的系统。抗风立架是个系统工程，涉及地区、土壤和种植方法，行距宽窄都有影响。每一种材料：水泥杆弹性、钢丝、地锚深度地科学计算还没有对应的技术方案，钢绞线会弯，水泥容易开裂。亟需一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价技术方案。

发明内容

为此，本发明提供一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法，以指导根据地域风害特点改进性价比合适的防风格架系统，解决现有防风格架成本高、防风能力差及使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法，包括以下步骤：

确定对防风格架进行风洞模型评价的计算域，将防风格架的立柱中心点设置在所述计算域宽度方向的对称轴上，预设防风格架的立柱中心点到所述计算域边界的距离；

对所述计算域采用非均匀正交曲线网格离散，配置所述立柱周围的网格尺寸，计算模型中采用虚拟边界力方法模拟空气与立柱间相互作用，采用大涡模型进行紊流模拟；

所述立柱沿气流流向受力表现为周期性振动，根据单位面积上的最大受力及果树受风力面积范围计算果树的受力范围；

根据拖曳计算公式模拟得到的平均拖曳力系数，根据流动雷诺数查表得出立柱的拖曳力系数，根据模拟得到的平均拖曳力系数和查表得出的立柱拖曳力系数计算模拟相对误差。

作为矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法的优选方案，所述采用大涡模型进行紊流模拟过程中，流动雷诺数Re为：

式中，L为流场的特征长度，ν为运动粘性系数，U为来流速度。

作为矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法的优选方案，所述拖曳计算公式为：

模拟得到的平均拖曳力系数C_d为：

式中，F为立柱沿气流流向受力，ρ为空气密度，U为来流速度，A为受风力面积。

作为矮化密植苹果园防风格架风洞模型评价方法的优选方案，所述模拟相对误差error为：

式中，C_d为平均拖曳力系数，C_查为根据流动雷诺数查表得出立柱的拖曳力系数。