论文摘要:

   本论文对Venio型连栋温室结合室外遮和屋顶喷淋的自然通风降温形式的夏季降温效果进行了实验测试，在实验研究的基础上，采用CFD（Computational Fluid Dynamics）方法建立了Venlo型连栋温室自然通风的三维CFD模型，利用模型模拟了Venlo型连栋温室采用自然通风结合室外遮阳和屋顶喷淋的温室室内温度变化，模拟结果与实验结果进行了比较和分析。本文还利用所建立的CFD模型分析了室外气候条件、温室开窗方式等因素对Venlo型连栋温室自然通风的影响，并对温室室内空气流速和温度分布进行了数值模拟。

    现场实验对Venlo型连栋温室室内垂直和水平方向的温湿度分布进行了测试。实验结果表明Venlo型连栋温室采用自然通风结合室外遮阳和屋顶喷淋措施的降温方式，在我国中原地区的炎热季节，能够有效降低温室室内的空气温度，在实验条件下，可以使Venlo型连栋温室室内空气温度平均比室外温度降低2.1℃，最大时降低4.4℃。在这一自然通风降温形式中，屋顶喷淋有效降低温室室内空气温度，而对温室室内湿度影响不大。测试结果还表明采用联合开窗通风方式更有利于Venlo型连栋温室夏季的通风降温。

    在实验测试的基础上，本文采用CFD方法建立了由连续方程、不可压缩流体的Navier-Stokes方程和能量方程等方程构成的连栋温室自然通风的控制方程，建立了Venlo型连栋温室自然通风的三维CFD模型，在模型中首次引入T.H.Shih和W.W.Liou（1995年）提出的Realizable k-ε湍流模型用于连栋温室自然通风过程中的湍流性质研究。

    利用所建立的三维CFD模型，本文对Venlo型连栋温室采用自然通风结合室外遮阳和屋顶喷淋的降温过程进行了数值模拟。CFD模拟的室内温度平均值与实验测试结果的平均差值为1.7℃，误差为实验测试结果的5%，CFD数值模拟结果与实验测试结果基本一致。CFD数值模拟结果也表明采用联合开窗通风的方式更有利于Venlo型连栋温室夏季的通风降温。

    针对采用天窗通风的Venlo型连栋温室自然通风过程进行了CFD数值模拟和分析，分析了室外气候条件、温室开窗方式等因素对温室自然通风的影响。计算结果表明：室外自然风引起的风压作用是室内外空气交换和室内空气流动的主要驱动作用，室内外温度差引起的热压的驱动作用有限；温室通风量、窗口流速的室内空气流速都与室外风速成正比。研究还发现Venlo型连栋温室采用联合开窗通风方式的温室通风量较高，与迎风面开窗和背风面开窗通风相比，联合开窗通风方式的通风效果较好。

关键词：自然通风，CFD（计算流体力学），温室，降温