安徽建筑论文提纲

论文题目：冬季保育猪舍内环境模拟研究及通风优化设计

摘要：猪舍内环境参数（气流速度、温度、相对湿度）和污染物浓度（有害气体、颗粒物）是影响猪只健康和生产性能的最主要因素,而保育仔猪因为刚经历断奶应激,对周围环境的变化较为敏感且有较高的疾病易感性,因此需对自然通风下保育猪舍内的环境质量进行评估,有助于判断舍内的生长环境是否满足要求,从而为相应的改进和优化提供依据。本文选取规模猪场中的保育舍为研究对象,采用试验法和数值模拟法相结合的手段,对采用横向自然通风的保育猪舍内环境环境参数和污染物浓度分布进行评估分析。针对自然通风模式不同工况下的气流分布对舍内环境质量的影响,选出最适合的气流组织形式,并针对现行通风方式存在的问题进行分析,建立模型进行优化研究。研究结果如下:（1）对于大跨度横向自然通风保育舍,不同开窗数量和开窗大小对猪舍环境产生不同影响。增大窗户开度可以一定程度上提高流场均匀性,但会导致仔猪迎面风速过大,超过最大允许风速值0.2m/s,同时仔猪迎面温度略有降低,但仔猪周围温度仍处于舒适范围20℃～25℃之间;增加开窗数量可以显著提高流场均匀性,仔猪迎面风速保持不变,同时降低了单元栏内的平均温度;增大窗户开度和增加开窗数量均会降低仔猪周围的相对湿度,相对湿度略低于最低临界值50%,但由于仔猪周围温度分布处于合适范围内,所以相对湿度对仔猪的影响不大。总体来说,根据不同开窗数量和开窗大小而设计的四种不同进风工况,基本可以满足冬季保育仔猪对舍内环境参数（气流速度、温度和相对湿度）的生长需求,而对于仔猪迎面风速过大的现象,可通过设置挡风板有效减弱迎面风速的不利作用。（2）对于舍内颗粒物的模拟发现,单纯增大窗户开度,可以显著提高舍内颗粒物的排出效果,同时颗粒物在室内的停留时间也会大幅度缩短,有利于猪舍内疾病的防控;单纯的增加开窗个数,虽可以控制颗粒物向相邻区域扩散,但颗粒物在室内的停留时间并没有得到有效改善,同时单位时间内的排出效果也不一定得到保证。而对于侧送侧回+顶部排风的气流组织优化方式,由于舍内热压和风压的共同作用,顶部排风可以有效且在很短的时间内排出漂浮在屋顶附近的颗粒物,对舍内仔猪的健康产生积极影响,而且顶部排风对颗粒物的排出起主要作用,对称的进排风窗主要起到均匀气流场的作用,使进出风气流连贯,保证了舍内环境参数的合理性。（3）舍内污染物的分布与气流分布有关。总体来说,自然通风模式下侧送侧回+顶部排风的气流组织形式对舍内污染物的排出效果良好,由于顶部排风的稀释作用,在通风一段时间后,猪体呼吸区和人体呼吸区NH3浓度逐渐趋于稳定,分别在1.62～4.85mg/m~3和3.23～5 mg/m~3之间分布,远低于最大允许浓度值20 mg/m~3;而由于CO2源产生在中部区域的猪体呼吸区,主要受进风气流的稀释经南侧排风窗和顶部排风窗排出室外,猪体周围和人体呼吸区浓度大多分布在386～772ppm之间,低于健康限值1540ppm,而走道北侧单元栏几乎不受CO2浓度影响。NH3和CO2的浓度分布基本满足要求,由于猪体的阻挡作用和进风气流的影响,NH3易在漏缝地板处积累,而CO2易在猪体呼吸区背风面累积,建议改进气流入射角度或定期进行多窗通风。图53表10参89

关键词：自然通风;保育舍;环境参数;颗粒物;污染物;数值模拟

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 猪舍内热湿环境对猪只生产性能的影响

1.2.1 温度

1.2.2 相对湿度

1.2.3 气流速度

1.3 猪舍内污染物对猪只生产性能的影响

1.3.1 有害气体

1.3.2 CO_2

1.3.3 粉尘和微生物气溶胶

1.4 猪舍环境参数指标

1.5 国内外研究现状

1.5.1 畜禽舍热湿环境及气流模拟现状

1.5.2 畜禽舍内污染物模拟现状

1.6 研究内容与目标

1.6.1 研究内容

1.6.2 研究目标

1.7 研究方法与技术路线

1.7.1 研究方法

1.7.2 技术路线

第二章 保育猪舍自然通风的数值模拟理论基础

2.1 保育猪舍内自然通风的理论机理

2.1.1 热压作用下的猪舍自然通风

2.1.2 风压作用下的猪舍自然通风

2.1.3 热压和风压共同作用下的猪舍自然通风

2.2 计算流体力学概述

2.2.1 计算流体动力学的主要方法

2.2.2 计算流体力学问题的解决过程

2.2.3 计算流体力学控制方程组

2.3 湍流基本模型

2.4 离散相(DPM)模型

2.4.1 DPM模型的假设

2.4.2 颗粒运动方程

2.4.3 颗粒受力分析

2.4.4 离散相边界条件

2.4.5 DPM的求解过程

2.5 本章小结

第三章 保育舍环境参数及颗粒物模拟分析与优化

3.1 保育舍概述

3.2 材料与方法

3.2.1 现场测量仪器

3.2.2 测点布置及测量方法

3.3 保育舍内环境模拟

3.3.1 保育舍物理建模

3.3.2 模型网格划分与独立性检验

3.3.3 Fluent模拟条件设置

3.4 自然通风不同工况下的舍内环境数值结果与分析

3.4.1 实测结果与分析

3.4.2 模拟值与实测值的验证与分析

3.4.3 模拟结果与分析

3.4.4 优化设计与分析

3.5 本章小结

第四章 保育舍污染物模拟与分析

4.1 保育舍污染物模拟

4.1.1 保育舍物理建模

4.1.2 模型网格划分

4.1.3 Fluent模拟条件设置

4.1.4 实测结果与分析

4.1.5 模拟结果分析

4.1.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 本研究创新点

5.3 不足与展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要成果