河南农业科学 ›› 2018, Vol. 47 ›› Issue (12): 143-150.

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CO2气肥增施对微型植物工厂流场影响的数值模拟与验证

贾鹤鸣,张 森,宋文龙*,邢致恺,朱柏卓,彭晓旭   

  1. (东北林业大学 机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040)
  • 收稿日期:2018-05-23 出版日期:2018-12-15 发布日期:2018-12-15
  • 通讯作者: 宋文龙(1973-), 男, 吉林四平人,教授,博士,主要从事植物信息检测技术研究。E-mail:wlsong139@126.com
  • 作者简介:贾鹤鸣(1983-), 男, 辽宁沈阳人,副教授,博士,主要从事基于植物生体信息的最适环境控制技术研究。E-mail:jiaheminglucky99@126.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(31470714)

  • Received:2018-05-23 Published:2018-12-15 Online:2018-12-15

摘要: 为提高微型植物工厂CO2气肥增施性能,以CO2气肥增施为研究对象,保持培养箱适宜光照强度不变,采用计算流体力学(CFD)技术,选用多孔介质模型、组分传输模型,针对气肥增施量和增施高度等因素对CO2增施性能进行三维数值模拟。结果表明,气肥增施过程对生长区的温度场影响较大,合理布置风机和气肥增施口可以有效避免CO2的沉积效应,气肥增施最适位置为侧壁距培养箱底面高0.5 m处,最佳喷施时间为26 s,此时内部CO2质量分数均匀,且生长区CO2质量分数平均值为0.125%。CO2质量分数模拟值与实测值偏差保持在8.4%以下,模拟结果与试验结果较吻合,验证了模型的准确性。间歇增施CO2试验组和持续增施CO2对照组马拉巴栗叶面积、株高均得到明显提高,且试验组高于对照组,增幅分别为10.79%、7.47%。

关键词: 微型植物工厂, CO2增施, 组分传输模型, 多孔介质模型, 数值模拟