[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

说明书

本发明涉及流场的计算领域，公开了一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法，包括如下步骤：S10，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，计算每个射流孔的射流速度和体积流量qsubgt;v/subgt;并测量射流温度Tsubgt;1/subgt;；S30，将射流作用简化为力F、质量流量和热流量S40，通过力F、质量流量和热流量获得动量修正方程、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，S60,计算结果进行收敛判断；S70，输出收敛结果，计算结果与实际的流场数据收敛，输出收敛结果，本发明么方法能够简化射流孔扰流计算的计算步骤，加快计算速度。

技术领域

本发明涉及流场的计算领域，特别是一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法。

背景技术

植物工厂是农业发展的高级阶段，代表着未来农业发展的方向。在植物工厂内，用具有特定分布光谱的LED灯来代替太阳光，LED灯散发出来的多余热量通过工厂的空调系统带走。当工厂内部存在多层模组架时，空间温度场不均匀性加剧，难以满足植物工厂中植物对温度场的精准需求。此时需要采取一定的措施如在模组架的侧边安装射流管道的方法对局部超温地区进行降温，射流管道的射流参数如射流孔数目、位置、射流流速等参数的最优选择可通过数值计算的方法来确定。

在计算管道射流扰流的作用时，传统方法是通过将射流孔和植物工厂内部区域一并当做计算区域进行模拟，在该区域划分网格然后求解流动控制方程(质量方程、动量方程、能量方程及湍流方程)，并将射流孔作为内部区域交界面进行处理。这样处理的问题是射流孔尺寸和工厂内部其它特征尺寸如模组架高度相差几个量级，多尺度流动中网格划分数量和计算量都显著增加；当射流孔数量增加时，工作量加剧更甚。

发明内容

为此，需要提供一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法，解决现有计算方法，计算量大，工作繁琐的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种在射流管道作用下的植物工厂的流场计算方法，植物工厂具有多层种植层架，每层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，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和连续性方程，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。