畜舍通风CFD—畜舍环境分析的思路与方法

思路与方法

在畜舍的建造与环境优化过程当中,需要根据不同的舍内外环境进行设备与建筑形式的选择。根据对舍内空间的划分,分析模式可分为整体性考虑与内部差异性考虑两种。

整体性考虑往往将畜舍内部空间作为一个不可分割的整体分析,根据舍外温湿度、光照、风速等条件,考虑围护结构的传热性能、蓄热性能和通风设备的位置与规格,同时计算舍内动物与设备的产热、产湿以及气体产生等方面,计算舍内环境的温湿度状况,以此作为预设设备的效果评估,或设备选型的计算参考。这种思路计算有序简单,通常作为初步的工程设计参考。但随着养殖业的饲养科学性提高,对于舍内环境的分析不仅满足于平均化的整体分析,更关注于不同区域的环境差异和分布情况。

畜舍内部的差异性考虑将畜舍内部环境分离为若干独立计算但连续的空间。由于舍内风机湿帘等系统以及猪只饲养区的存在,各空间中的温湿度指标、空气组成、气流组织有些许的差异,这种差异可能会导致不同饲养位点的猪群产生不同的反应,破坏同一单元内猪只性能的均匀性,所以在饲养生产过程中是不可忽视的。

在实际畜舍当中,可以通过多区域布点测定进行舍内环境测定,但由于实际中存在以下问题:

实际场地限制;

测定布点所需设备投入较大;

缺少连续性,不能表现出空气流动的特点;

存在猪只在测定时会受干扰。

因此,在做环境设计时,通常使用计算机进行计算流体力学(CFD)建模分析。



利用CFD,可实现对畜舍进行建模分析,将舍内环境划分为若干具有连续性的立体微元网格,通过设计不同的舍内外环境交换设计,计算舍内各个位点的环境情况。

在CFD的过程当中,如何对动物部分进行建模是一个值得思考的问题。一种思路是将猪的饲养区域做统一设置,设置为整体的产热、产湿、产生气体的固态单元,若计算饲养区气流情况,可将养殖区设置为多孔介质,但这种思路并没有考虑动物的体态特征,降低了与实际的对照性。

另一种思路是将动物根据体况精准建模,这种建模思路有效地复制了实际情况,对猪体对气流的阻碍作用更精准的表现出来。但这种思路会增加建模难度,增加计算成本,在实际案例中难以实现。


作为一种高效的分析手段,CFD对畜舍内环境的分布趋势可做有效的计算展示。但由于畜舍条件比较复杂,再精细的建模也会与实际有所差异,并且根据流体力学计算的特性,不同的计算设计得到结果差异较大,而且存在随机性,CFD的结果并不能代表实际的饲养情况,仍需要进一步进行场地测定,才能得到精确的环境数据。


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