温室热环境动态模拟研究
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摘要
温室是农业生产性建筑设施。现代温室生产的一个主要特征，是可根据室外气象条件和作物生长发育阶段，利用控制设备对温室内环境条件进行有效控制，采用连续生产方式和管理方式，高效、均衡地生产。温室是一个半封闭的环境系统，受外界环境因素的影响很大。因此对乌鲁木齐地区的温室内部环境进行研究，对发展本地温室产业具有重要意义的。本文以天彩集团的棉花育种温室的热环境为研究对象。首先，介绍对温室内热环境有密切联系的温度环境、光环境和湿度环境的特点以及棉花生长发育对这些环境的要求。其次，将整个温室分为覆盖层、内部空气、作物层和土壤等四个层次，根据传热学原理，分别对这四层建立热平衡方程。再次，采用适当的数值算法并运用MATLAB编程求解该热平衡方程组，验证方程组的正确性，分析温室环境的特点以及变化趋势。最后，根据该温室不足之处，对温室的改造提出建议。
The greenhouse is a kind of agriculture production building facilities. A main characteristic of modern greenhouse is to make use of the control equipments to control the environment in the greenhouse according to the outdoors weather term and the stage of the growth and adopt the continuous mode of production with manage the way efficiently and balanced. The greenhouse is a half-closed environment system, which is influenced by the outdoors environment greatly. Proceeding the research on the internal environment of greenhouse in the region of Urumqi is of great importance to develop the native glasshouse industry. The research object of this text is the internal environment of the Rainbow Group’s cotton breeding greenhouse. First of all, introduce the characteristics of the light environment, the temperature environment and the humidity environment, which affect the internal thermal environment of greenhouse greatly and the request to these environment of cotton breeding briefly. Secondly, divide the whole greenhouse into the four layers, which is the cover, the internal air, the plant and the soil. According to the theory of heat conduction, establish the thermal balanced equation of the four layers. Thirdly, adopt the definite numerical arithmetic, and use the MATLAB to program to solve the non-linear equation system and validate the correctness of it. Finally, find out the disadvantages of the greenhouse and put forward the suggestion to reconstruct it.
The greenhouse is a kind of agriculture production building facilities. A main characteristic of modern greenhouse is to make use of the control equipments to control the environment in the greenhouse according to the outdoors weather term and the stage of the growth and adopt the continuous mode of production with manage the way efficiently and balanced. The greenhouse is a half-closed environment system, which is influenced by the outdoors environment greatly. Proceeding the research on the internal environment of greenhouse in the region of Urumqi is of great importance to develop the native glasshouse industry. The research object of this text is the internal environment of the Rainbow Group’s cotton breeding greenhouse. First of all, introduce the characteristics of the light environment, the temperature environment and the humidity environment, which affect the internal thermal environment of greenhouse greatly and the request to these environment of cotton breeding briefly. Secondly, divide the whole greenhouse into the four layers, which is the cover, the internal air, the plant and the soil. According to the theory of heat conduction, establish the thermal balanced equation of the four layers. Thirdly, adopt the definite numerical arithmetic, and use the MATLAB to program to solve the non-linear equation system and validate the correctness of it. Finally, find out the disadvantages of the greenhouse and put forward the suggestion to reconstruct it.
引文
[1] 蔡大用，白峰杉．现代科学计算．北京：科学出版社，2001
[2] 陈钟欣．传热学专题讲座．北京：高等教育出版社，1989
[3] 范治新．工程传热原理．北京：化学工业出版社，1982
[4] 何光渝．Visial Basic 常用数值算法集．北京：科学出版社，2002
[5] 黄忠霖．MATLAB符号运算及其应用．北京：国防工业出版社，2004
[6] 金一庆，陈越．数值方法．北京：机械工业出版社，2000
[7] 李信真等．计算方法．西安：西北工业大学出版社，2000
[8] 李式军．设施园艺学．北京：中国农业出版社，2002
[9] 李乃成，邓建中．数值计算方法．西安：西安交通大学出版社，2003
[10] 林成森．数值计算方法（下）．北京：科学出版社，2003
[11] 刘继韩．气候学．北京：北京大学出版社．1995
[12] 刘廷玮，刘鉴民，M．Daguenet．太阳能的利用．北京：科学技术文献出版社，1987
[13] 罗中岭．当代温室气候与花卉．北京：中国农业科技出版社，1994
[14] 潘守文．小气候考察的理论基础及其应用．北京：气象出版社．1989
[15] 苏晓生．掌握MATLAB6.0及其工程应用．北京：科学出版社，2002
[16] John H. Mathews，Kurtis D. Fink．数值方法（MATLAB版）．陈渝等译．北京：电子工业出版社，2002
[17] Shoichiro Nakamura．科学计算引论－基于MATLAB的数值分析．梁恒，刘晓艳等译．北京：电子工业出版社，2002
[18] 吴毅明，徐师华．温室塑料棚环境管理．北京：农业出版社，1989
[19] 魏巍．MATLAB应用数学工具箱技术手册．北京：国防工业出版社，2004
[20] 许波．MATLAB工程数学应用．北京：清华大学出版社，2000
[21] 张智新．MATLAB程序设计与应用．北京：清华大学出版社，2002
[22] 郑慧娆，陈绍林等．数值计算方法．武昌：武汉大学出版社，2002
[23] 周长吉．现代温室工程．北京：化学工业出版社，2003
[24] 赵静，但琦．数学建模与数学实验．北京：高等教育出版社，施普林格出版社，2001
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[26] 章熙明，任择霈，梅飞宁等．传热学．北京：中国建筑工业出版社．1985
[27] 中国矿业学院数学教研室．数学手册．北京：科学出版社，1980
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[82]Person.S., A. E. Eheldon,and P. Hadley. Radiation transmission and fluorescence of nine greenhouse cladding materials. J. Agric. Eng. Res, 1995,62(1): 61~70
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[84]G.A.Giacomelli, K.C.Gates, S.Panigrahi. Solar PAR vs. solar total radiation transmission in a greenhouse. Trans of the ASAE,1988,31(5):1540~1544
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[86]T. Takakura, T.O.Manning, G.A.Giacomelli et al. Feedforward control for a floor heat greenhouse. Trans of the ASAE, 1994, 37(3): 939~945
[87]Wang shao-jin, J. Deltou. Impact of the main structural parameters on the greenhouse climate. Transaction of the CSAE,1995,9: 101~107
[88]Wang shao-jin, Zhu Song-ming. Simulation and measurement of tunnel greenhouse climate. Transaction of the CSAE, 1997,12: 139~144
[89]X. Yang et al. The microclimate and transpiration of a greenhouse cucumber crop. Trans of the ASAE, 1989,32(6):2143~2150
[2] 陈钟欣．传热学专题讲座．北京：高等教育出版社，1989
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