基于CFD的畜禽舍熱環(huán)境模擬及優(yōu)化研究.pdf

1、畜禽舍內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量（風(fēng)速、空氣溫度、相對(duì)濕度）以及有毒有害氣體濃度是影響畜禽健康的重要因素。畜禽舍內(nèi)環(huán)境優(yōu)劣決定著畜禽能否健康生產(chǎn)、畜禽產(chǎn)品是否安全以及畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)是否盈利等諸多方面。畜禽舍環(huán)境評(píng)估能夠分析出畜禽舍內(nèi)環(huán)境狀況的不足，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)改進(jìn)，從而降低養(yǎng)殖場(chǎng)經(jīng)濟(jì)損失。本研究采用計(jì)算流體力學(xué)(CFD)技術(shù)來對(duì)分娩母豬舍、蛋雞舍熱環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估分析，并對(duì)蛋雞舍進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。該研究一方面可以為畜禽舍的熱環(huán)境模擬提供一種有效的方法

2、;另一方面可以為科學(xué)設(shè)計(jì)畜禽舍通風(fēng)系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)等提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。
　　本研究選擇浙江省代表性分娩母豬舍和籠養(yǎng)蛋雞舍為對(duì)象，以計(jì)算流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)，以Navier-Stokes方程作為控制方程組，采用重整化群（RNG）k-ε湍流模型，運(yùn)用ANSYS Fluent 14.0軟件對(duì)畜禽舍內(nèi)的氣流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濕度場(chǎng)進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)模擬，研究結(jié)果如下:
　　1)以分娩母豬舍為研究對(duì)象，運(yùn)用Fluent軟件對(duì)豬舍內(nèi)的氣流場(chǎng)、溫

3、度場(chǎng)和相對(duì)濕度場(chǎng)進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果為:由于豬舍濕簾安裝在兩側(cè)墻的西端，氣流在豬舍西端混合形成一股氣流，沿著豬舍縱向運(yùn)動(dòng)并由安裝在東墻上的排風(fēng)機(jī)排出，且氣流在進(jìn)、出風(fēng)口附近速度較大，其余區(qū)域尤其是豬所在區(qū)域的風(fēng)速較低，在離西墻5-10米靠近側(cè)墻處有氣流死區(qū)出現(xiàn);舍內(nèi)氣溫隨著氣流流動(dòng)不斷升高，在氣流末端的豬所在區(qū)域溫度較高，達(dá)到34℃，豬舍上部氣溫比下部氣溫低;相對(duì)濕度則與溫度趨勢(shì)相反，在入口處由于濕簾的蒸發(fā)散濕導(dǎo)致濕度很大(87.5％)，

4、在末端由于溫度的提升，相對(duì)濕度隨之降低。這種縱向濕簾通風(fēng)降溫模式在高溫夏季不能很好滿足分娩母豬和仔豬對(duì)環(huán)境的要求。
　　2)以蛋雞舍為研究對(duì)象，運(yùn)用Fluent軟件對(duì)濕簾縱向通風(fēng)系統(tǒng)下舍內(nèi)氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)進(jìn)行三維穩(wěn)態(tài)模擬。模擬結(jié)果為:濕簾入口處和風(fēng)機(jī)出口附近的氣流流速較大，中間區(qū)域（尤其是在靠近雞籠的地方）的氣流速度非常小，由于側(cè)墻上安裝的兩小塊濕簾使得在靠近這兩塊濕簾處出現(xiàn)明顯通風(fēng)死區(qū)，且死區(qū)大小與側(cè)墻上的濕簾面積成正比;溫度隨著

5、空氣流動(dòng)不斷的增加，在通風(fēng)不良的地區(qū)（蛋雞所在區(qū)域）熱量不斷積累，易對(duì)蛋雞產(chǎn)生熱應(yīng)激，舍內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在通風(fēng)末端，達(dá)到32℃。這種縱向濕簾通風(fēng)降溫模式在高溫夏季不能很好滿足籠養(yǎng)蛋雞對(duì)環(huán)境的要求。此外，針對(duì)現(xiàn)有通風(fēng)降溫方式的不足，提出了兩種改進(jìn)模式:第一種為移除側(cè)墻上的濕簾，并取等面積濕簾安裝于西側(cè)端墻上;第二種為移除所有濕簾并將濕簾整體安裝于兩側(cè)墻的中間部位。通過對(duì)改進(jìn)模型的模擬和對(duì)模擬結(jié)果的比較分析，得出:改進(jìn)模式l下的氣流速度是三種