低屋面横向通风牛舍空气流场CFD模拟

低屋面横向通风(low profile cross ventilated,LPCV)牛舍作为中国大型奶牛场一种新的牛舍建筑形式近年来得到了广泛应用,但实际运行中存在舍内气流分布不均匀、夏季高温高湿、冬季低温高湿等环境控制技术瓶颈。为了研究LPCV牛舍空气流场的分布规律,以指导该种牛舍的改进和优化设计,该文在现场实测的基础上,采用计算流体动力学CFD(computational fluid dynamics)方法,根据现场和实验室实测值所确定的风机、湿帘等边界条件,对LPCV牛舍的气流分布进行了三维数值模拟。模拟时将牛只按与实物原型等比例引入到模型中。模拟结果表明:挡风板和颈枷下面矮墙的设置影响了舍内气流分布的均匀性。在既有牛舍挡风板设置和矮墙高度不能改变的情况下对牛舍进行了局部改造,改造后舍内气流分布得到明显改善,平均风速增加了52.8%,气流不均匀性指标降低了41.8%。模拟值与实测值的对比表明,28个测点测试值与模拟值平均相对误差的平均值为17.1%,说明现场实测与数值模拟有较好的吻合度。该研究可为中国LPCV牛舍结构优化设计和环境调控提供参考。

低屋面横向通风牛舍温湿度场CFD模拟

在中国华东地区最炎热的月份,舍外高温高湿的气候条件,降低了低屋面横向通风(low profile cross ventilated,LPCV)牛舍的环境调控效果。为了研究LPCV牛舍温湿度场的分布规律,该文在现场实测的基础上,采用计算流体动力学CFD(computational fluid dynamics)方法,对LPCV牛舍的温度和相对湿度参数进行了三维数值模拟。现场实测的结果表明,舍外空气温度为36.2℃,相对湿度为55.5%的条件下,舍外空气流经湿帘后的降温幅度为7.7℃,湿帘出口处的相对湿度为99.9%;模拟结果表明,舍内温湿度场受气流场的影响,分布不均匀,风速高的区域温度相对较低,舍内相对湿度与温度呈现强烈的耦合关系。随着空气的流动,沿气流方向平均每米长度温度升高0.014℃、相对湿度下降0.04%,THI增加0.025。模拟值与实测值的对比表明,9个测点温度和相对湿度的测试值与模拟值之间相对误差的平均值分别为0.89%和0.59%,理论计算和数值模拟得到的奶牛显热散热量的相对误差为14.5%,说明现场实测与数值模拟有较好的吻合度。该研究可为中国LPCV牛舍结构优化设计和环境调控提供参考。

基于低屋面横向通风牛舍空气交换率优选模拟

选择国外引进的低屋面横向通风(LPCV)牛舍,利用CFD软件进行数值模拟,得到不同风速下牛舍内部气流分布情况及不同位置风速大小。通过分析模拟结果发现,当空气交换率为60 s和80 s时,牛舍内大部分接近舒适风速范围,空气交换率为60 s时对应风速能够更加接近奶牛舒适风速。当空气交换率为100 s和120 s时,牛舍内风速明显低于奶牛舒适风速。最终得出结论:当空气交换率为60 s时对应风速更能够满足奶牛舒适性需要。

加装大风量风机对夏季湿帘降温奶牛舍的防暑降温效果分析

低屋面横向通风(Low Profile Cross Ventilated,LPCV)牛舍在华北地区应用,引发高温高湿问题。为解决此问题,该研究选择石家庄某奶牛场的2栋不同尺寸的LPCV牛舍,加装数量不同的轴流风机。结果表明:轴流风机的工作效率受牛舍跨度以及其安装位置的影响,30m跨度牛舍运行更稳定,风速不均匀系数小于0.20;在74m跨度牛舍,南侧湿帘端的风机工作效率更高。舍内环境与奶牛生理指标评价表明:30m跨度舍加装轴流风机后,过帘风速为2.17±0.20 m/s,提升45.6%,舍内卧栏处风速为1.95±0.85 m/s、提升10.8%,进风量增加418339.09 m3/h,舍内平均温度为27.7±1.9℃,相对湿度下降9.2%、平均值为(75.9±6.6)%。74 m跨度舍过帘风速为1.96±0.20 m/s,卧栏处平均风速为1.62±0.91 m/s,进风量为1008568.80 m3/h,平均温度为27.7±1.8℃,舍内平均相对湿度为(74.6±5.8)%;二栋牛舍内平均温度、相对湿度、奶牛呼吸频率与皮肤温度在加装轴流风机后无显著性差异(P>0.05)。综上,加装轴流风机可以显著改善舍内环境,并创造有利于奶牛生存的环境。

LPCV牛舍湿帘风机自动温度控制系统设计

通过对沈阳地区某LPCV牛舍(低屋面横向通风牛舍)增设湿帘风机降温系统,并针对其通风系统的夏季运行方案增设自动温度控制系统,达到对牛舍室外温度、喷淋水水温、舍内温度、过帘温度及相关设定值等参数进行实时监测的功能,根据通风系统运行方案进行自动温度控制调节,实时显示设备运行状态和故障报警,以便于牛舍通风系统的管理,及时了解舍内现状并发现问题,同时该自动温度控制系统可广泛应用于其他同类型湿帘风机降温系统的控制设计。

LPCV牛舍夏季湿帘风机系统运行模拟分析

为研究LPCV牛舍夏季舍内环境变化规律,为LPCV牛舍提供合理的湿帘风机运行方案,本文以沈阳地区某六排低屋面横向通风牛舍为研究对象,采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,分别在沈阳夏季设计工况和极端最热工况下对舍内环境进行三维数值模拟,分析两种工况条件下舍内的温度和速度分布规律,确定两种工况下的湿帘风机运行方案。模拟结果表明,沈阳地区夏季设计工况条件下,风机全开,湿帘喷淋水采用常温水20℃时,舍内环境可满足舍内奶牛舒适性要求;在极端最热工况条件下,风机全开,喷淋水水温需降低至16℃时,舍内环境可满足舍内奶牛舒适性要求;两种工况条件下,1.2m高度截面上沿水平方向最大温度梯度不超过0.068℃/m,舍内平均速度不超过1.92m/s,气流不均匀系数最大为59.86%。同时,该湿帘风机降温模型可应用于我国其他地区LPCV牛舍的通风系统设计,根据不同地区设计参数进行模拟分析,确定通风系统夏季运行方案。

LPCV牛舍冬季热负荷计算分析及研究

基于LPCV牛舍与一般建筑有较大不同,本文选择新疆地区8列式的LPCV牛舍为研究对象,由DeST软件计算得出牛舍冬季的热负荷,给出了各列式热指标以供设计参考,并指出LPCV牛舍建筑因具有特殊性不能套用建筑供暖热指标。