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摘 要：随着社会的不断发展，我国的温室农业事业虽然已经得到了快速的发展，但是仍然还是处于发展中阶段，而在现社会，温室农业要想得到更加光明和快速的发展前景，就必须要在科技技术上下功夫。因为先进的科学技术是高新技术的产业，也是温室农业发展的一大决定性因素，温室农业的设计当中已经应用进了CFD技术，其是专业化、商品化、社会化的代表，能够从中感受到我国农业快速发展带来的优势。农作物的生长需要适宜的诸多条件，如环境、温度、水分、阳光等，如今我国已有太多的人工种植大棚，这些农作物都是采用人工调节温度、湿度、氧气等来寻找它们生存的最佳条件。本文就对CFD 在温室农业设计中的应用展开分析，供参考。
关键词：CFD；温室农业设计；应用
引言
CFD之所以受到温室农业领域的欢迎，就是因为它结合数值数学和计算机科学形成电子计算工具，来对农作物间的各种问题进行数值实验和分析研究，由于CFD完全不受到任何自然环境的约束。所以，农作物的生长环境怎样才是最佳的条件，它都可以通过数值测试出来，这样的技术更符合现社会温室农业的发展，也正是因为CFD不会受到土壤、温度、气候等因素的影响，所以应用进CFD技术之后生产出来的产品更具质量保障。
1.温室农业的内容
1.1温室大棚
我国到目前为止常用的温室比较多，其中包括了玻璃温室、塑料温室、日光温室等，这几种都是比较常见的。玻璃温室是用玻璃作为透明的覆盖材料，以此来形成玻璃透明温室，这种温室的透光率可以达到60%，最高的时候可以达到70%，在设计这种温室的时候，尤其是在设计栽培的时候，基本上都会使用寿命比较长的一种结构。但是，这种寿命长的结构形式成本却比较高，并且安装和维修起来都不方便，一般情况下，都只有在晚秋和春季、冬季的时候才进行花卉、农作物的培育。塑料温室是比较大型的连栋室塑料温室，并且也是在近些年来兴起最快的一种温室，和前者玻璃温室相比，它的重量更轻一些，并且成本比较低，建造所花费的材料也比较少，遮光率要低一些。同时，塑料温室的材料基本上都是塑料制造，所以它的使用寿命会比玻璃温室更久一些，环境的调控力和玻璃温室差不多。日光温室的前坡面是使用的保温层加以覆盖的，东面和西面以及北面都是围护墙体的单坡面塑料温室，在温室农业领域将其统称为日光温室。日光温室的雏形是单坡面玻璃温室，而日光温室的最大特点就是保温性能强，投资成本低，还能够在同时实现节能降耗，这和我国正在实施的可持续发展战略是相符合的。但是，如果从长远方向来考虑的话，日光温室的技术未来发展和产量还是比较有限的，并且，不能达到现代温室农业领域的要求，最多也只能算得上是工厂化的初期农业技术水平。
1.2节水灌溉
我国温室农业的节水灌溉方式有很多种，首先第一种方式是漫灌，漫灌又被称之为重力灌溉和表面灌溉，使用漫灌方式会导致土壤在一段时间内都是浸泡在水中的，这样一来，就导致了农作物的根部长时间呼吸不了氧气，从而缺氧，抑制住根以后的发展。严重的时候，还会导致根部变形、死亡，并且使用这种方式灌溉，时间基本上都是在数个小时～几天。与此同时，在进行第二次灌溉之前，会存放一定的时间，在这段时间里面，土壤当中的水分会被逐渐蒸发掉，而农作物需要每时每刻都吸收到水分。第二种灌溉方式是喷灌，这种方式就是使用喷头把水均匀的喷洒在土壤表面，特点就是更容易控制住水的分量，由于每一种农作物的需要的生存条件不一样，而使用这种方法就可以根据农作物的生长适宜条件来供水。
2.CFD在温室农业设计中的应用
2.1滴灌系统
在现社会农业灌溉过程当中，滴灌技术是相对来说最合理的一种灌溉方式，并且这种灌溉方式还能够有效的为社会节约水量，滴灌使用未及管道上的滴头和滴灌带把压力以水滴的形状灌输到土壤当中，这就被称为滴灌。滴灌方式能够把水进行挤压和过滤，并且还要和可溶性化肥一起供向农作物，一般情况下，都是把毛管和灌水器放在地面上，也可以将两者埋在地底下，但是要注意的是，埋入的深入不能太深，最好是在30厘米至40厘米的地方。可以将第一种方法称之为地表滴灌，第二种称为地下滴灌，任何一个灌水器的流量都是在2至121/h。滴灌系统是由水源和首部控制枢纽、滴水器、输水管道组成的，只要是适合农作物生长和农田发展的水源都可以用水泵抽出来，因為这类水源当中有着很多沙子和杂质，如果直接将其使用就会造成输水管路的堵塞，因此，在使用之前，最好是将其抽出，用过滤器过滤一下，从而达到农作物生长的要求。被抽出来的水源经过首部控制枢纽，就会将水源当中的肥料和药液等进行混合之后再通过输管道进入到滴水器当中，最后再给农作物进行施肥和灌溉。
2.2文丘里泵
文丘里泵按照其原理，在流动的时候，其内部就会产生负压，而文丘里泵就是利用所产生的负压来吸收肥料的，它的操作比较简单，没有任何的运动部件，也不需要任何存放母液的器皿，在控制范围内就可以对农作物的肥液稀释度进行有效的控制。但是，文丘里泵的结构比较复杂，也正是因为这个原因，会给其本身造成比较大压力损失，因此，文丘里泵并不怎么适合在主管道上单独的使用。必须要先在文丘里泵当中添加一个离心泵，利用离心泵的水头压力来弥补文丘里泵当中损失的压力，这也就给灌溉系统的管路设计造成了一定的难度。文丘里泵的吸收化肥的性能也是CFD的重点，文丘里泵之所以会这样设计，目的就是为了让文丘里泵具备更加准确的吸收化肥的能力，以此来符合控制的需求。在传统的设计方法当中，还没有正式使用产品之前，都会对产品进行考核，只有考核通过了的产品才能被确认为使实际性能。假如没有通过考核，就需要重新进行设计，直到其被接受为止。考核的过程不仅要专业部门投入较多的人力和财力，与此同时还要尽量的控制住成本，于是，为了这一目的，就要先使用CFD对产品进行性能预测和设计分析。
结束语
由于我国的温室农业事业还处于发展中阶段，所以CFD在其设计过程当中，还会遭受到实验条件和模拟条件的约束，使用CFD对文丘里泵进行分析，能够在很大程度上利于未来的发展。同时，这也是一种验证CFD计算软件精确度的方式，进而再在这种基础上设计出不一样流量的文丘里泵，为温室农业事业打下稳定的基础，并且也促进温室农业的未来发展。
参考文献
[1]张艺萌.基于CFD的寒地水稻育秧大棚环境数值模拟分析与研究[D].黑龙江八一农垦大学，2018.
[2]张天威，廖俊发，孟庆军，尹嘉成，孙若男，张大英.弓形日光温室与琴弦式日光温室热环境CFD研究[J].现代化农业，2018（05）：59-60.
[3]张伟建.基于CFD的屋顶全开型温室自然通风流场分析和降温调控[D].江苏大学，2016.
[4]张旭.基于CFD方法的农业温室环境测控系统研究与实现[D].黑龙江大学，2015.
[5]孟凡英，李春芳.基于CFD的离心泵相似定律研究在农业中的应用[J].黑龙江农业科学，2011（10）：126-129.
[6]程秀花.温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D].江苏大学，2011.
[7]陈忠购.CFD在机械通风的华北型连栋塑料温室的应用研究[D].中国农业大学，2004.
（作者单位：陕西省农业工程勘察设计院）
关键词：CFD；温室农业设计；应用
引言
CFD之所以受到温室农业领域的欢迎，就是因为它结合数值数学和计算机科学形成电子计算工具，来对农作物间的各种问题进行数值实验和分析研究，由于CFD完全不受到任何自然环境的约束。所以，农作物的生长环境怎样才是最佳的条件，它都可以通过数值测试出来，这样的技术更符合现社会温室农业的发展，也正是因为CFD不会受到土壤、温度、气候等因素的影响，所以应用进CFD技术之后生产出来的产品更具质量保障。
1.温室农业的内容
1.1温室大棚
我国到目前为止常用的温室比较多，其中包括了玻璃温室、塑料温室、日光温室等，这几种都是比较常见的。玻璃温室是用玻璃作为透明的覆盖材料，以此来形成玻璃透明温室，这种温室的透光率可以达到60%，最高的时候可以达到70%，在设计这种温室的时候，尤其是在设计栽培的时候，基本上都会使用寿命比较长的一种结构。但是，这种寿命长的结构形式成本却比较高，并且安装和维修起来都不方便，一般情况下，都只有在晚秋和春季、冬季的时候才进行花卉、农作物的培育。塑料温室是比较大型的连栋室塑料温室，并且也是在近些年来兴起最快的一种温室，和前者玻璃温室相比，它的重量更轻一些，并且成本比较低，建造所花费的材料也比较少，遮光率要低一些。同时，塑料温室的材料基本上都是塑料制造，所以它的使用寿命会比玻璃温室更久一些，环境的调控力和玻璃温室差不多。日光温室的前坡面是使用的保温层加以覆盖的，东面和西面以及北面都是围护墙体的单坡面塑料温室，在温室农业领域将其统称为日光温室。日光温室的雏形是单坡面玻璃温室，而日光温室的最大特点就是保温性能强，投资成本低，还能够在同时实现节能降耗，这和我国正在实施的可持续发展战略是相符合的。但是，如果从长远方向来考虑的话，日光温室的技术未来发展和产量还是比较有限的，并且，不能达到现代温室农业领域的要求，最多也只能算得上是工厂化的初期农业技术水平。
1.2节水灌溉
我国温室农业的节水灌溉方式有很多种，首先第一种方式是漫灌，漫灌又被称之为重力灌溉和表面灌溉，使用漫灌方式会导致土壤在一段时间内都是浸泡在水中的，这样一来，就导致了农作物的根部长时间呼吸不了氧气，从而缺氧，抑制住根以后的发展。严重的时候，还会导致根部变形、死亡，并且使用这种方式灌溉，时间基本上都是在数个小时～几天。与此同时，在进行第二次灌溉之前，会存放一定的时间，在这段时间里面，土壤当中的水分会被逐渐蒸发掉，而农作物需要每时每刻都吸收到水分。第二种灌溉方式是喷灌，这种方式就是使用喷头把水均匀的喷洒在土壤表面，特点就是更容易控制住水的分量，由于每一种农作物的需要的生存条件不一样，而使用这种方法就可以根据农作物的生长适宜条件来供水。
2.CFD在温室农业设计中的应用
2.1滴灌系统
在现社会农业灌溉过程当中，滴灌技术是相对来说最合理的一种灌溉方式，并且这种灌溉方式还能够有效的为社会节约水量，滴灌使用未及管道上的滴头和滴灌带把压力以水滴的形状灌输到土壤当中，这就被称为滴灌。滴灌方式能够把水进行挤压和过滤，并且还要和可溶性化肥一起供向农作物，一般情况下，都是把毛管和灌水器放在地面上，也可以将两者埋在地底下，但是要注意的是，埋入的深入不能太深，最好是在30厘米至40厘米的地方。可以将第一种方法称之为地表滴灌，第二种称为地下滴灌，任何一个灌水器的流量都是在2至121/h。滴灌系统是由水源和首部控制枢纽、滴水器、输水管道组成的，只要是适合农作物生长和农田发展的水源都可以用水泵抽出来，因為这类水源当中有着很多沙子和杂质，如果直接将其使用就会造成输水管路的堵塞，因此，在使用之前，最好是将其抽出，用过滤器过滤一下，从而达到农作物生长的要求。被抽出来的水源经过首部控制枢纽，就会将水源当中的肥料和药液等进行混合之后再通过输管道进入到滴水器当中，最后再给农作物进行施肥和灌溉。
2.2文丘里泵
文丘里泵按照其原理，在流动的时候，其内部就会产生负压，而文丘里泵就是利用所产生的负压来吸收肥料的，它的操作比较简单，没有任何的运动部件，也不需要任何存放母液的器皿，在控制范围内就可以对农作物的肥液稀释度进行有效的控制。但是，文丘里泵的结构比较复杂，也正是因为这个原因，会给其本身造成比较大压力损失，因此，文丘里泵并不怎么适合在主管道上单独的使用。必须要先在文丘里泵当中添加一个离心泵，利用离心泵的水头压力来弥补文丘里泵当中损失的压力，这也就给灌溉系统的管路设计造成了一定的难度。文丘里泵的吸收化肥的性能也是CFD的重点，文丘里泵之所以会这样设计，目的就是为了让文丘里泵具备更加准确的吸收化肥的能力，以此来符合控制的需求。在传统的设计方法当中，还没有正式使用产品之前，都会对产品进行考核，只有考核通过了的产品才能被确认为使实际性能。假如没有通过考核，就需要重新进行设计，直到其被接受为止。考核的过程不仅要专业部门投入较多的人力和财力，与此同时还要尽量的控制住成本，于是，为了这一目的，就要先使用CFD对产品进行性能预测和设计分析。
结束语
由于我国的温室农业事业还处于发展中阶段，所以CFD在其设计过程当中，还会遭受到实验条件和模拟条件的约束，使用CFD对文丘里泵进行分析，能够在很大程度上利于未来的发展。同时，这也是一种验证CFD计算软件精确度的方式，进而再在这种基础上设计出不一样流量的文丘里泵，为温室农业事业打下稳定的基础，并且也促进温室农业的未来发展。
参考文献
[1]张艺萌.基于CFD的寒地水稻育秧大棚环境数值模拟分析与研究[D].黑龙江八一农垦大学，2018.
[2]张天威，廖俊发，孟庆军，尹嘉成，孙若男，张大英.弓形日光温室与琴弦式日光温室热环境CFD研究[J].现代化农业，2018（05）：59-60.
[3]张伟建.基于CFD的屋顶全开型温室自然通风流场分析和降温调控[D].江苏大学，2016.
[4]张旭.基于CFD方法的农业温室环境测控系统研究与实现[D].黑龙江大学，2015.
[5]孟凡英，李春芳.基于CFD的离心泵相似定律研究在农业中的应用[J].黑龙江农业科学，2011（10）：126-129.
[6]程秀花.温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D].江苏大学，2011.
[7]陈忠购.CFD在机械通风的华北型连栋塑料温室的应用研究[D].中国农业大学，2004.
（作者单位：陕西省农业工程勘察设计院）