亞熱帶地區工業化雞舍內部氣流組織

CFD模擬實驗研究The

Experimental

Research

About

InsideAirflow

Organizing

of

Industrialization

Chouse

in

Semi-tropical

zone

by

CFD左遠志（2004級）200420003302指導教師：錢宇教授、陸恩錫教授目錄摘要1.引言2.模擬對象概況2.1基本條件及要求2.2雞舍圍護結構2.3雞舍的環境自動調控系統原理3.模型建立及數值模擬方法3.1模擬實驗的目標判據及內容3.2數值模擬方法3.3控制方程4.模擬結果及分析4.1側射流角度70o4.2側射流角度60o4.3側射流角度45o5. 結論摘要

本文針對亞熱帶地區工業化雞舍室內環境及環境安全要求和工程實例結構特點，利用CFD就其室內氣流速度場、溫度場的分布進行模擬校核實驗，重點分析了封閉式雞舍送風角度、送風量大小對

雞舍內部氣流組織的影響，從性能穩定性和經濟

性角度綜合優化強制通風系統及確定關鍵設計參

數，為現代化禽類養殖業優質設施工程提供設計

參考。[關鍵詞]：雞舍；氣流組織；CFD模擬實驗1、引言近年來大規模爆發的禽流感現象，使得禽蓄飼養業受到很大的沖擊，人們

己經認識到僅僅依靠疫苗來預防不斷變異的禽流感病毒已不現實，特別是

工業化養雞，必須采取環境安全型雞舍才能有效隔離疫病和控制疫病傳播，才能提高雞只飼養業抗風險的能力和生產效率；對于亞熱帶地區的工業化養雞，包括肉雞、種蛋雞的飼養，由于亞熱帶地區長年的高溫高濕氣候特征，工業化環境安全型雞舍的建設顯得尤其重要和迫切。工業化雞舍的養殖密度較大，常年生產，必須充分考慮這些氣候環境因素；工業化環境安全型雞舍的設計關鍵在于環境調控系統的設計，而環境調控系統設計的核心內容主要是雞舍內部氣流的組織。環境調控系統的控制參數主要包括溫濕度參數和空氣品質參數的調控，而雞舍內部氣流組織直接關聯溫濕度參數和空氣品質參數的調控。

雞有一個適宜的溫濕度范圍叫等熱區(或舒適區)（理想溫度為17～20℃，相對濕度為50%～65％）

就空氣的品質而言，污濁的空氣會損傷雞的呼吸系統，降低雞對疾病的抵杭力。而影響禽舍空氣質量的因素主要包括禽舍空氣中粉塵、有害氣體、有害微生物的含量。目前，由于多年來“輕農重工”的客觀現實，這方面的研究還不夠深入。利用CFD（ComputationalFluidDynamics）對雞舍內部氣流組織作模擬實驗研究，為后續工程設計提供參考2、模擬對象概況2．1基本條件及要求雞舍環境條件：氣候條件：按夏季環境最高溫度38℃，相對濕度50％，冬季最低溫度5℃，相對濕度50％雞舍地勢條件：南北狹長地形，石灰巖地區，原長有希蔬灌木及耐旱雜草，北部靠山坡（坡度

小于30。），南臨山徑，海拔約96米，地勢干燥，平臺面積約2442m2（74X33m）。總體目標要求：自動化全封閉式飼養，單批肉雞飼養量1.5萬只。2．2

雞舍圍護結構3、模型建立及數值模擬方法模擬實驗的目標判據及內容

CFD技術熱環境中的應用是基于對室內不可壓縮氣體質量、動量、能量守恒微分方程的離散化處理及其數值解析。

本文是一個紊流的三維穩定流場流動問題，基于空氣紊流特性的微觀解析采用Launder及Spalding等提出的一種平均湍流能量模型—k一ε雙方程湍流模型求解方程依次進行模擬實驗的內容主要分三大部分：在送風溫度一定的情況下，通過不斷調整送風流量求出雞只生活空間的速度場及溫度場，從而求出在送風溫度一定的情況下的合適送風量；送風量和送、排風結構、位置等不變的情況下，分析送風溫度對速度場的影響情況；在合適的送風量和送風溫度不變的情況下，調整送風口的導風角度來模擬飼養區附屬設施對飼養區環境氣流的影響。3.2數值模擬方法按上述雞舍的維護結構，設雞舍屋頂為平面，把圍護結構熱負荷作為常熱流設定，從而把維護結構簡化為絕熱結構，外壁溫為恒定環境溫度；根據飼養要求，模型為高2.8m（Z方向）、寬24m（X方向）、長68m（Y方向）的長方體，在X方向分15格，Y方向分205格，Z方向分30格。在x=0m，y=1m，z=0.6m和x=24，y=1，z=0.6m兩處設置新風處理后的送風口，在x=5.5m，y=68m，z=1.7m處設置排氣口模擬實驗參考溫度為273K，參考壓力為105PaZ=0.25m的x-y平面的網格劃分圖3.3

控制方程[3]能量方程采用ELLIPTIC-STAGGERED，單相流，湍流的三維穩定流場流動問題，采用Launder及Spalding等提出的一種平均湍流能量模型—k一ε雙方程湍流模型。質量守恒方程：方程簡化為：動量方程：能量守恒方程：標準k一ε雙方程湍流動能及其擴散率的傳輸方程的半經驗模型：3.4模擬計算過程圖4、模擬結果及分析4.1側射流角度70oZ＝0.25m時飼養區平面速度場分布Z＝0.25m時飼養區平面溫度場分布Z＝0.25m時飼養區平面壓力場分布Y方向中間平面速度場Y方向中間平面溫度場Y方向中間平面壓力場4.2側射流角度60oz=0.25速度場z=0.25溫度場z=0.25壓力場Y方向中間平面速度場Y方向中間平面溫度場Y方向中間平面壓力場4.3側射流角度45oz=0.25速度場z=0.25溫度場z=0.25壓力場Y方向中間平面速度場Y方向中間平面溫度場Y方向中間平面壓力場5結論

(1)利用CFD對亞熱帶地區工業化雞舍的人工環境系統的模擬實驗的關鍵在于：應充分結合人工環境系統設計的理論分析方法和相關經驗，選擇合適的定量參數、合理的數值模型才能簡化模擬實驗的工作量和提高模擬結果的可靠性。（2）結合具體模擬對象，通過CFD模擬實驗得出

的飼養區雞只生活空間的速度場、溫度場分布圖，得出了送風溫度與氣流量、送風口和排風口截面

結構尺寸、送風與排風導風頁導風角度調整的直

觀關系，為同類工業化雞舍的環境控制系統的設

計提供參考。參考文獻：

[1]劉濱疆,云曉俊.禽舍空氣質量在肉雞詞養中的重要性及