Simulación de dinámica de fluidos computacional y cuantificación de la temperatura de invernaderos solares basada en la estructura real del dosel
Autores: Hou, Maolin; Xu, Demin; Wang, Zhi; Meng, Lei; Wang, Liang; Ma, Yuntao; Zhu, Jinyu; Lv, Chunli
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación de dinámica de fluidos computacional y cuantificación de la temperatura de invernaderos solares basada en la estructura real del dosel
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Distribución de temperatura
Invernadero solar
Temperatura del dosel
Escaneo LiDAR
Modelo poroso de casco convexo
Modelo de órgano foliar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
La distribución de la temperatura del dosel de pepino en un invernadero solar de bajo consumo energético fue simulada en este estudio. Los datos de temperatura del dosel de pepino de otoño e invierno se recopilaron utilizando sensores de temperatura, y se analizó la heterogeneidad espacial de la distribución de la temperatura. Utilizando un escaneo LiDAR terrestre, se adquirieron datos de nube de puntos de los dosel de las plantas para construir un modelo poroso de casco convexo y un modelo de órganos de hojas. La validación contra mediciones reales de invernaderos solares reveló el rendimiento superior del modelo poroso de casco convexo sobre el modelo poroso hexahédrico en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), con un error cuadrático medio de 0.71 gradosC y un error relativo medio del 2.9%, en comparación con 0.99 gradosC y 4.3%, respectivamente. Las simulaciones en un invernadero virtual a escala demostraron que el modelo poroso de casco convexo y el modelo de órganos de hojas redujeron la variación de temperatura en 0.6 gradosC y 2.3 gradosC en comparación con el modelo poroso hexahédrico. El modelo de órganos de hojas en particular proporcionó una transición suave de temperatura entre las hojas, aproximándose estrechamente a las condiciones reales de los cultivos. Estos resultados ofrecen información para la selección de modelos de cultivos en la modelización CFD de invernaderos.
Descripción
La distribución de la temperatura del dosel de pepino en un invernadero solar de bajo consumo energético fue simulada en este estudio. Los datos de temperatura del dosel de pepino de otoño e invierno se recopilaron utilizando sensores de temperatura, y se analizó la heterogeneidad espacial de la distribución de la temperatura. Utilizando un escaneo LiDAR terrestre, se adquirieron datos de nube de puntos de los dosel de las plantas para construir un modelo poroso de casco convexo y un modelo de órganos de hojas. La validación contra mediciones reales de invernaderos solares reveló el rendimiento superior del modelo poroso de casco convexo sobre el modelo poroso hexahédrico en simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), con un error cuadrático medio de 0.71 gradosC y un error relativo medio del 2.9%, en comparación con 0.99 gradosC y 4.3%, respectivamente. Las simulaciones en un invernadero virtual a escala demostraron que el modelo poroso de casco convexo y el modelo de órganos de hojas redujeron la variación de temperatura en 0.6 gradosC y 2.3 gradosC en comparación con el modelo poroso hexahédrico. El modelo de órganos de hojas en particular proporcionó una transición suave de temperatura entre las hojas, aproximándose estrechamente a las condiciones reales de los cultivos. Estos resultados ofrecen información para la selección de modelos de cultivos en la modelización CFD de invernaderos.