[发明专利]一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法

权利要求书

1.一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法，其特征在于，植物工厂具有多层种植层架，种植层架的侧边上固定有射流管道，射流管道朝向种植层架的侧面上开设有多个射流孔，流场计算方法包括如下步骤：

S10，以植物工厂为流场计算域，流场计算域进行网格划分，测定流场计算域的边界条件，按照测定的边界条件，采用动量方程、连续方程和能量方程计算流场计算域的初始分布；

S20，计算射流管道上每个射流孔的射流速度和体积流量q_v,测量射流温度T₁；

S30，通过射流速度体积流量q_v和射流温度T₁将射流孔的射流作用简化为力F、质量流量和热流量射流速度和力F的关系如式1，体积流量q_v和质量流量的关系如式2，热流量和质量流量的关系如式3：

其中ρ₁表示射流空气的密度，c_p1为冷却空气的等压比热容，T₁为冷却气体温度，T为流场温度；

S40，将力F、质量流量和热流量设置为源项分别嵌入到流场计算域的动量方程、连续性方程和能量方程中，获得动量修正方程、连续性修正方程和能量修正方程；

S50，求解动量修正方程、连续性修正方程和能量修正方程，获得每个网格的流场数据；

S60,判断每个网格的流场数据是否都小于收敛残差，若是执行步骤S70，若否，重新确定网格单元疏密程度，返回步骤S10；

S70，输出收敛结果；

所述植物工厂所在空间为栽培空间，所述栽培空间设有进风口和回风口，进风口向栽培空间内通入冷却空气，换热后的冷空气通过回风口从栽培空间流出，S10中，边界条件包括出口边界条件和进风边界条件，进风边界条件为进风口的速度和温度，出口边界条件为回风口的压力；

在S20中，包括如下步骤：

S21，选定一个距离射流管道射流孔截面距离d1、半径为d2的圆形截面；

S22，将圆形截面分为面积相等的n个圆环，在每个圆环边界上等距离的布置m个测点，则共有n*m个测点，每个测点测量得速度v_i；

S23，以速度v_i等于零的测点为射流作用区的边界点，边界点所在的圆环以内的区域为射流作用区的有效区域；

S24，将有效区域内的所有测点测得的速度v_i取平均值得射流速度

S25，速度与该有效区域面积A_i的乘积为q_v；

S26，测定射流孔出口截面中心点的射流温度T₁；

S40中，将力F折合为单位体积中的受力S_F，S_F作为源项添加在动量方程内，获得动量修正方程，将质量流量折合为单位体积内的质量增加S_m，S_m作为源项添加在连续性方程内，获得连续性修正方程，将热流量折合为单位体积内的热量增加S_Q，S_Q作为源项添加在能量方程内，获得修正能量方程，射流孔的射流作用区取为圆柱形，射流作用区的底面面积为A，厚度为t，A为射流孔面积，

S_F与F的关系如式4：

S_F在x，y，z三个方向的分量如式5-式7：

S_m和的关系如式8：

S_Q的计算式如式9：

动量修正方程如式10-式12：

连续性修正方程如式13：

能量修正方程如式14：

其中F_x、F_y、F_z为力F在三个坐标方向对应的力的标量，v_x、v_y、v_z为速度矢量三个坐标方向对应的分速度，x、y、z为计算建立的三个笛卡尔坐标，p为压力，μ为空气运动粘性系数，μ′为流体的第二粘性系数，h为气体焓值，λ为流体导热系数。