基于模型優(yōu)化預(yù)測(cè)與流場(chǎng)分析的溫室能耗控制方法.pdf

1、現(xiàn)代溫室是一種高能耗的抗逆性生產(chǎn)設(shè)施，降溫和加溫都需要消耗大量的能源，節(jié)約溫室能耗已成為設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的突出問(wèn)題。因此，為降低能耗和提高溫室熱性能，開展了溫室能耗建模、降溫與加溫條件下的溫室內(nèi)計(jì)算流體(CFD)建模、基于流場(chǎng)分析的溫室環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)、基于CFD流場(chǎng)與能耗預(yù)測(cè)模型(EPM)的溫室能耗控制等方面的研究。
　　第1章:綜述溫室能耗模型、室內(nèi)CFD建模和溫室能耗控制方法的研究現(xiàn)狀，分析了課題的研究背景和意義，給出了本課題的研究

2、內(nèi)容和總體框架。
　　第2章:針對(duì)溫室能量傳遞過(guò)程的非線性、多因素耦合等特點(diǎn)，提出了一種溫室降溫能耗的模型優(yōu)化預(yù)測(cè)(MOP)方法。建立了溫室能耗預(yù)測(cè)物理模型，結(jié)合Sobol’靈敏度分析方法對(duì)物理模型中的待定參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，有效提高了模型參數(shù)辨識(shí)過(guò)程的收斂速度;提出了一種面向溫室能耗預(yù)測(cè)的自適應(yīng)粒子群遺傳算法(APSO-GA)，實(shí)現(xiàn)溫室降溫能耗的快速和準(zhǔn)確預(yù)測(cè);通過(guò)在Venlo型溫室進(jìn)行降溫實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了模型及算法的有效性。
　　

3、第3章:針對(duì)半封閉式溫室加溫物理過(guò)程的特征，建立了溫室的加熱能耗預(yù)測(cè)模型，并結(jié)合自加速粒子群遺傳算法(SPSO-GA)優(yōu)化模型的待定參數(shù)，實(shí)現(xiàn)半封閉式溫室加溫能耗的準(zhǔn)確預(yù)測(cè);通過(guò)上海地區(qū)半封閉式溫室的加溫實(shí)驗(yàn)，證明了溫室能耗的MOP方法具有較廣泛的適用性。
　　第4章:分析溫室內(nèi)空氣流體動(dòng)力學(xué)屬性，基于Darcy-Forchheimer方程推導(dǎo)出作物對(duì)室內(nèi)環(huán)境影響的質(zhì)量、動(dòng)力和能量源項(xiàng)方程;結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)k-￡模型，構(gòu)建并求解溫室濕簾-

4、風(fēng)機(jī)降溫條件下的三維非穩(wěn)態(tài)模型;通過(guò)仿真分析溫室的降溫性能，揭示了濕簾面積和風(fēng)機(jī)速度參數(shù)對(duì)室內(nèi)降溫環(huán)境的影響規(guī)律;提出了一種基于CFD流場(chǎng)分析的溫室降溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)不同溫室條件下的降溫濕簾面積和風(fēng)機(jī)參數(shù)的合理選配。
　　第5章:利用溫室能耗預(yù)測(cè)模型分析了溫室的熱負(fù)荷，設(shè)計(jì)了淺表水源熱泵加熱系統(tǒng)(SWSHPS);采用Lam-Bremhorst低雷諾數(shù)模型構(gòu)建溫室加熱系統(tǒng)CFD模型，實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管位置與分布的優(yōu)化設(shè)計(jì)。提出

5、了一種結(jié)合能耗預(yù)測(cè)和流場(chǎng)分析的溫室加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　第6章:采用CFD離線預(yù)測(cè)方法確定風(fēng)機(jī)盤管組的優(yōu)先級(jí)，結(jié)合EPM在線預(yù)測(cè)和優(yōu)化溫室的能耗需求，提出了一種基于CFD-EPM的溫室加熱控制方法。構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，編寫相應(yīng)的控制軟件，分析和評(píng)估CFD-EPM控制方法的效能，驗(yàn)證了控制方法具有能耗低、控制精度高和響應(yīng)速度快等優(yōu)勢(shì)。
　　第7章:總結(jié)了本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)，對(duì)未來(lái)的研究工