Venlo温室的荷载效应特征及其在工程中的应用

Venlo型温室是世界上硬质覆盖材料温室中使用量最大的结构形式,在中国也已经成为玻璃温室和PC板温室的首选结构。该文以Venlo温室钢结构中控制性关键构件边柱和相邻中柱为例,利用温室结构设计专用软件、采用结构有限元分析的方法对边柱和中柱在6种不同荷载组合方式和7种不同跨度下的荷载效应进行了计算,分析其在不同荷载组合和跨度数下的内力变化规律,将结果运用于温室柱网布置、构件材料分布、节点构造等工程设计中,可以有效提高Venlo型温室结构设计的科学性、安全性、降低结构用钢量。

基于CFD的Venlo温室夏季组合降温措施模拟研究

针对我国南方地区夏季高温高湿的气候条件,对采用天窗、外遮阳、内喷雾降温措施的试验Venlo温室内温度状况进行了模拟研究。以室外气候参数为边界条件,考虑作物和环境的相互作用,内喷雾系统和室内环境的质热交换以源项的形式加入到控制方程中,采用CFD(computational fluid dynamics)中的稳态方法求解控制方程,模拟Venlo型温室不同调控措施及组合下的温室内温度分布特点,分析各种调控措施的调控效果。模拟结果表明:采用加入源项的方法模拟内喷雾系统和室内空气的质热交换,其模拟值和实测值均方根误差RMSB为0.514 4℃,最大绝对误差为0.75℃,平均相对误差为1.3%,说明所建立的CFD模型有效。3种降温措施下,以外遮阳+自然通风的降温贡献率最大(80.6%),能耗最高的喷雾系统降温贡献率仅为34.8%,较高的环境湿度影响了喷雾系统的降温效率。CFD夏季降温模型的建立为温室作物系统的环境控制策略的制定提供了科学依据。

Venlo温室在海南热区的环境适应性初步研究

为了解发源于荷兰的Venlo温室在海南热区的气候适应性,于2010年11月开始采用5点法和9点法5次测试Venlo温室的气温、设施表皮温度、光照强度、相对湿度和CO2浓度等环境指标。结果表明:在海南热带季风气候条件下,Venlo温室在低温季节具有保温作用,在炎热季节具有降温作用,但温室内外温度相差不到1℃,调节温度性能较差,需要提高保温性能,增加辅助降温措施;Venlo温室内外地表温差高达15℃,降低室内地表温度效果明显,同时温室屋顶骨架温度过高,有损覆盖材料使用寿命;Venlo温室在寒冷季节阴天具有降湿的作用,在炎热季节晴天具有保湿的作用,但室内外相对湿度相差在3.0%以内,对相对湿度影响较小;在海南地区Venlo温室透光率不高,但温室内光照强度并不低,能够满足作物生理需求;在海南使用Venlo温室,室内日平均CO2浓度较高,不需要施用CO2肥料。

可变边界条件下的Venlo温室温度场三维非稳态模拟

以外界温度、太阳辐射、风速风向作为随时间变化的边界条件，基于CFD方法建立了Venlo温室自然通风三维非稳态数学模型。结果显示，模拟值与实测值均方根误差RMSE为0．688℃，最大相对误差为8．9％，平均相对误差为2．8％，所建立CFD模型可以准确地描述室内温度场的时空变化。从整个模拟周期上看，温室内温度和室外温度变化趋势一致，室内温度和室外温度平均温差3．09℃；当室外风速从0．81m／s跃变至1．2m／s，风向由西南偏南变为西时，温室西侧迎风口局部气流速度出现了先增大后减小的变化模式，温室东侧上部气流速度明显增加，除温室迎风口附近区域外大部分作物区域气流速度维持在0～0．1m／s的范围内，温室通风人口处x=1．5m截面和作物冠层Y=1．4m截面平均温度在180s内分别下降了1．87℃和0．92％，室外风速风向对温室自然通风降温效果影响显著。

尖顶宽度对Venlo型温室微气候的影响

【目的】研究自然通风条件下尖顶宽度、风速对温室微气候的影响。【方法】以Venlo型连栋玻璃温室为研究对象,采用试验测量和CFD模拟相结合的方法,分析了自然通风条件下3种尖顶宽度温室(3.2 m,JD3.2;3.6 m,JD3.6;4 m,JD4)在不同室外工况下(风速0 m/s和1 m/s)气流和温度场变化特征。【结果】①对比模拟值与各测点实测值可知,温度相对误差为0.2%~3.3%,故数值计算模型可靠。②尖顶宽度显著影响温室内温度分布,JD3.2处理在高度方向呈自下而上升高的变化趋势,而JD3.6处理呈自上而下降低的变化趋势。③不同室外风速条件下,JD3.2处理除热效率最优;当室外风速为0 m/s时,JD3.6、JD4处理的除热效率和各水平层面平均温度均优于1 m/s室外风速JD3.6、JD4处理。【结论】从温室内的流场分布情况和除热效率来看,JD3.2处理整体通风降温效果最优。

基于四种算法比较分析Venlo型玻璃温室气温季节预报模型

利用2021年2月27日-2023年3月4日南京信息工程大学Venlo型玻璃温室内、外气象观测数据,基于多元回归(Multiple regression,MR)、BP人工神经网络(BP artificial neural networks,BPANN)、随机森林(Random forest,RF)和支持向量机(Support vector machine,SVM)构建温室内日平均气温、日最低气温和日最高气温的季节预报模型,并进行验证。结果表明:温室内日平均气温、日最低气温季节预报模型的拟合精度明显高于日最高气温季节预报模型;各模型对春、夏、秋季温室内气温的拟合精度高于冬季。对于日平均气温和日最低气温季节预报模型而言,4种算法构建的春、夏、秋季预报模型的拟合精度均较高,RF模型模拟效果更为稳定,其模拟值与实际观测值决定系数(R^(2))均值均在0.94以上,均方根误差(RMSE)、绝对误差(MAE)均值在1.5℃以内;对于日最高气温季节预报模型,RF模型对春、夏、秋季的拟合精度整体高于其他模型,R^(2)均值均在0.75以上。MR模型对冬季室内气温的拟合精度较好,更适用于预测冬季温室内气温。综合而言,选择RF模型预报春、夏、秋季的玻璃温室内气温,选择MR模型预报冬季玻璃温室内气温较为可行。

基于振动台试验的Venlo型温室抗震性能分析

《农业温室结构设计标准》(GB/T 51424-2022)规定“抗震设防烈度为8度(0.30 g)及以上地区的农业生产用玻璃温室结构设计应计算地震作用”,为探究Venlo型温室的抗震性能及地震响应,对一形状规则的Venlo型温室其中1跨2开间制作缩尺模型进行振动台试验,研究模型结构的动力特性,以及在7度多遇地震(加速度时程最大值为0.035 g)、7度设防烈度地震(加速度时程最大值为0.10 g)、7度罕遇地震(加速度时程最大值为0.22 g)、8度罕遇地震(加速度时程最大值为0.40 g)及8度半罕遇地震(加速度时程最大值为0.51 g)作用下结构的加速度响应。结合ANSYS进行数值模拟分析,试验和有限元对照结果证明了采用有限元软件进行动力时程分析的可靠性。在此基础上,参考某Venlo温室工程结构设计,建立数值模型,按照规范对永久荷载、雪荷载和作物荷载进行组合,采用时程分析法,通过对温室结构单向输入AKT波、NGA波和人工波共3组地震波,分析其在8度半罕遇地震作用下的振型及有无地震作用下结构的内力、位移。结果表明,地震作用下Venlo温室结构的应力最大值为无地震作用下的1.24~2.12倍,其中人工波作用时的结构应力已超出材料屈服应力。同一组地震波作用时,将可变荷载考虑为作物荷载和雪荷载组合的b1工况与仅考虑作物荷载组合的b2工况分别施加于结构,所得柱顶位移数值相近,此时地震作用对柱顶位移起控制作用,柱顶位移最大值主要出现于外墙抗风柱。其次,人工波作用下结构柱顶产生的位移响应最大,最大值可达72.17 mm,已超过中国建筑抗震设计对弹性层间位移角小于1/250的要求。研究可为Venlo温室在地震作用下的安全设计提供理论参考。

荷兰Venlo型连栋温室夏季自然通风降温系统的试验研究

针对我国气候条件下 ,大型连栋温室夏季自然通风降温效果差 ,而机械通风降温成本较高的问题 ,对采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋降温措施的荷兰引进 Venlo型玻璃温室的室内温湿度状况进行了测试。结果表明 :连栋温室室内空气温度明显低于室外 ,且室内温湿度分布比较均匀 ,能够满足作物生长需求。室外屋顶喷淋的降温效果显著 ,而且未造成温室内湿度显著增加。这种自然通风降温系统的能耗小 。

基于Venlo型温室夏季降温新途径试验初报

【目的】对Venlo型温室夏季降温新途径进行研究,为其合理化利用提供依据。【方法】将Venlo型温室原有的屋面喷淋喷头改装到遮阳网上方,分别测定温室内温度、光照强度及空气相对湿度的变化情况。【结果】采用遮阳网上喷淋对Venlo型温室夏季降温有较好的效果。当室外最高气温达41.0℃时,温室内温度始终低于室外温度,且维持在34.4～37.4℃,温室内外温差最高可达4.6℃;温室内光照强度维持在0.3万～1.6万lx,其与室外光照强度的最大降幅达86.8%;温室内空气相对湿度保持在50%～70%,适宜大部分园艺作物正常生长发育。【结论】遮阳网上喷淋有助于Venlo型温室夏季降温,该类型温室适用于生产耐高温、耐荫性作物。

南方梅雨季节下Venlo型温室小气候数值模拟研究

以种植黄瓜的楼顶Venlo型温室为研究对象,采用CFD数值模拟技术建立了南方梅雨季节下温室内温湿度场的三维稳态模型,并通过采集关键位置的温度和湿度数据与仿真结果比较。结果发现:测试点的温度误差除少数外均控制在3℃之内,相对误差控制在10%之内;相对湿度误差在4%之内,相对误差在6%之内。温室内小气候模拟模型的建立对优化温室控制系统参数设置和预测不同天气情况下室内的温度环境变化具有参考意义。

Venlo型温室外遮阳和屋顶喷淋系统夏季降温效果

该文对荷兰Venlo型连栋温室夏季采用自然通风并结合遮阳网、室外屋顶喷淋的降温效果进行了实验研究。实验中对室内空气温、湿度，太阳辐照度进行了测试，以比较外遮阳和屋顶喷淋的降温效果。结果表明：Venlo型温室夏季采用自然通风结合外遮阳和屋顶喷淋的降温措施后能够有效降低室内温度。不同于其它蒸发降温系统，屋顶喷淋没有造成温室内湿度的显著增加，室内的温度和湿度分布比较均匀。这种降温措施的能耗小，可以达到温室降温和降低温室夏季生产成本的双重目的。

Venlo型温室结构设计软件的开发与应用

目前市场上的温室结构设计软件存在无法按三维模型计算、施工图难以满足工程要求等不足,基于AutoCAD平台开发了用于Venlo型温室结构设计软件GreenHouse。GreenHouse操作方便、计算准确、功能齐全。软件分为前处理、核心计算和后处理三大模块,快速建模可提升建模效率,三维模型计算可提高内力分析的准确性,详细计算书和施工图的输出方便工程师应用,并以工程实例说明了软件的功能和应用情况。

Venlo型温室在鞍山地区适用性初探

温室作为一种重要的保护地栽培设施,在鞍山地区的发展已历经几十年。但其类型仍集中在以土坯墙为蓄热体的焊接式日光温室。作为作物种植用途的现代化的连栋温室在鞍山地区仍较少见。本文根据鞍山地区的地理及气候背景,结合目前国内主流的温室理论经验,对鞍山地区现有的Venlo型温室适用性进行了分析、探讨。探讨结果认为,鞍山地区从技术角度上是适合建设中等或大型规模的Venlo型温室的。但考虑经济层面和认知层面的因素,鞍山地区的Venlo型温室建设尚不能形成规模。因此,Venlo型温室在鞍山地区的发展还需要政策的扶持和农技推广部门的努力。

Venlo型温室风荷载特性数值模拟研究

风荷载是对温室结构影响最大、存在最为普遍的可变荷载,不同布置形式的Venlo型温室对风荷载的敏感程度存在差异。为全面掌握其表面风荷载分布规律,基于CFD计算平台,选取Realizable k-ε湍流模型和B类地貌作为研究的共同基础,对跨度分别为1跨、3连跨、5连跨和10连跨的Venlo型温室在0°,30°,60°和90°不同风向角情况下的表面风压分布情况进行数值模拟计算,求得相应的风压系数。结果表明:相同风力条件下,风向、跨度不同,温室表面风压分布也各不同;其中,单跨和斜风布置为最不利的布置形式。模拟计算结果为Venlo型温室设计时风荷载取值提供了参考,并提出最优布置形式。

东北夏季Venlo型温室温度的时间预测模型构建与检验

温室温度的合理预测是夏季温度控制的重要根据。通过实验设计并测量温室内温度及其影响因素的数据,并运用时间序列分析方法对数据异常点处理及缺失值补足,并对无遮阳三种降温状态下的各变量分别进行平稳性检验,建立了三种状态下的时间序列预测模型,结果显示预测数值与实际数值吻合良好,为东北夏季Venlo型玻璃温室的温度控制提供了理论依据。

大空间Venlo型温室主框架有限元分析

Venlo型温室是一种应用广泛的温室结构形式,其常用的跨度为9.6m,间距则不超过5m。当间距增大时,则天沟方向需设置桁架,以取代原有的立柱来承载屋面重量。本文应用结构分析软件ALGOR,对一个12m跨度、8m间距的大空间Venlo型玻璃温室的主框架进行有限元分析,利用分析结果对整个框架进行雪载、风载的强度校核,为大空间Venlo型玻璃温室主框架中立柱和桁架的设计提供参考值。

Venlo型温室室内环境数值模拟研究进展

计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)在温室室内环境研究领域的运用越来越普遍。近年来,国内外研究者对Venlo型温室的数值模拟研究做了很全面的工作。总结了前人在网格划分、模型维度及求解模型选取方面的经验,重点阐述了国内外学者对Venlo型温室室内环境数值模拟研究的成果及现状,并讨论了未来温室室内环境CFD模拟研究的方向。

营养液浓度对温室黄瓜茎流的影响及其对环境因子的响应

为研究滴灌条件下不同营养液浓度对温室黄瓜茎流的影响及其与环境因子的相应关系,试验设置3组营养液浓度梯度,采用Dynamax公司开发的包裹式茎流传感器在黄瓜开花坐果期对黄瓜茎流速率进行了连续监测,结合黄瓜茎流与环境因子的响应关系,分析了不同营养液浓度对黄瓜茎流速率的影响。结果表明,黄瓜茎流速率与太阳辐射、空气温度及湿度之间存在一定的变化规律。黄瓜茎流与太阳辐射强度呈现正相关,太阳辐射增强,茎流速率增大;反之,茎流速率减弱。标准营养配方灌溉条件下的黄瓜茎流速率在3组试验植株中是最大的,欠营养配方和过营养配方灌溉方式对黄瓜植株的茎流速率都有不同程度的抑制作用。

现代化温室小果型番茄品种引进筛选试验

从植株生育期、生育性状、果实性状和产量等方面对从荷兰引进的12个小果型番茄品种进行适应性筛选试验。结果表明,各品种的生长习性和生长势存在着明显的差异,Purinta、Sarena、Yenifer(WESTERNSEED)、Toronto(DE RUITER SEEDS)等4个品种较适合上海地区现代化温室的越冬长季节无土栽培。