基于现场测量与 CFD 模拟的温室垂直光伏防风墙热响应与气流结构研究

《Agriculture》：Local Heat-Flux Responses of a Greenhouse Envelope and CFD-Predicted Airflow Around a Vertical PV Windbreak

　　

摘要

老鼠活动会增加温室的热量损失，因为它们会增强覆盖表面的气流。本研究通过冬季的热量通量测量和三维计算流体动力学（CFD）分析了温室外壳的局部热响应以及周围安装的刚性、不透水的垂直光伏（PV）防风墙围绕它的气流情况。现场测量显示，热响应有很大的位置依赖性：在2月13日选定的夜间时间段内，参考位置的平均热量通量为-7.9 W/m2，而在受防风墙影响的位置，热量通量范围从-0.6到-9.9 W/m2不等。CFD被用作探索性工具，以在指定条件下识别温室-防风墙组合周围的气流结构。模拟结果显示存在受保护的流动、循环、边缘绕流和上层加速现象。在侧面进气的情况下，面向防风墙的侧壁上的线平均速度减少了67.5%，而增加墙的高度使上层速度降低了约95%。进一步的模拟表明，墙体闭合主要限制了绕流，而高度的增加则使上层高速剪切层发生位移。这些结果表明，墙体的连续性和高度是互补的设计参数。研究发现，在评估用于温室旁同时进行防风和发电的垂直光伏结构时，需要考虑墙体的连续性和高度这两个因素。