01.
研究对象
科研人员研究的是高密度饲养蛋鸡的超长鸡舍，其内外实景见图1，位于我国江苏省中部地区。超长鸡舍的结构和尺寸以及典型剖面的位置见图2，包括通风窗、湿帘板、笼架、集蛋器、集粪器、温度探头、排风扇和典型剖面的信息。4列笼架除去喂料电机占用64个笼位，舍内实有鸡笼个，每个鸡笼养蛋鸡10只。夏季，南北侧墙湿帘窗口的挡板内开60。，西端墙的18台排风扇同时运行，其他窗口和排风扇全部关闭。鸡舍内共设11个工业级精度的T型(铜一康铜)热电偶，如图1(b)和图2所示。监测程序每隔15min记录一次数据。各监测探头的坐标为：i(0．45，．00。1．10)，ii(0．45，90．00。4．00)。iii(0．45。65．00。iv(0．45，40．00，4．00)，v(0．45，15．UO，1．10)，vl(4．55，．00，1．10)，vii(4．55，58．5()，4．00)，viii(4．55，11．00，1．10)，ix(一4．55，．00，1．10)，X(一4．55，58．5()，4．00)，xi(一4．55，11．00，1．10)。其中，i，iii，v，vi，viii，iX和xi)在距地面高度1．10m的水平面上，ii，iv，vii和x在距地面高度4．00m的水平面上。02.
CFD模型
对于鸡舍通风，流体属于不可压理想空气，满足质量守恒、动量守恒和能量守恒。这些守恒定律的数学描述即控制方程的通用表达式如下：将笼架区、集粪区、集蛋区定义为不同通透性的多孔介质。其中，笼架区水平方向(z和y方向)上的孔隙率为0．；垂直方向(z方向)上，黏性阻力和惯性阻力设为无穷大。集粪区多孔介质参数与笼架区近似。集蛋区各向同性，介质参数与笼架区z方向相同。根据养殖密度、电机和照明的散热强度，定义笼架区的热源强度为．00W／m3[25，不考虑散热时，该区域热源强度为0W／m3。设置参考压力和温度分别为Pa和K。定义排风扇为出口速度，风速设为9．m／s，湍流强度为2．89％，水平直径为1．m。定义通风窗为压力人口，相对压力为0Pa。湿帘窗进风温度为．0K(30．0℃)。定义地面、围墙、屋顶等为壁面，均为不光滑表面，当量粗糙常数为0．。除设置湿帘窗挡板粗糙度为0且为绝热非光滑壁面，其他壁面内表面温度设为．0K。
03.
模型验证
取年6月7日13：00一16：00时段内中间走道监测点i～v的温度监测数据与所建CFD模型的模拟结果进行对比，如图3所示。监测点ii的模拟温度比实测温度偏低，其他点的模拟值与实测值接近，模拟结果与实测结果的变化规律基本一致。因此，所建立的CFD模型可以用于研究超长鸡舍的气流组织。04.
气流组织
采用经过验证的CFD模型完成超长鸡舍湿帘通风模拟计算之后，为了分析湿帘窗口对舍内流场的影响，给出北侧墙湿帘窗口内法线速度的梯度分布(因南北侧墙湿帘窗口对称，所以只给出北侧墙的模拟结果)，见图4。为了分析舍内流场特点，给出图2所示典型剖面的速度梯度分布和平均速度，分别见别见图5和图6。由图4可以看出：下层湿帘窗1：3的内法线速度分量和进风量比上层大；每条湿帘窗口的内法线速度分布不均匀。湿帘窗口西半部的风速比东部大，上半部的风速比下部大；最大风速接近5．5m／s，最小风速小于0．5m／S。图5(a)和图6(a)反映了鸡舍长度方向上的风速特征，可以看出：鸡舍内大部分区域的风速比较均匀，平均风速约3．5m／s；但是，湿帘窗口附近风速分布不均匀，东部末端风速小于0．2m／s，这正是图4所示进风速度不均匀引起的。图5(b)和图6(b)反映了鸡舍高度方向上的风速特征，可以看出：鸡舍内上、下层风速存在差异，这种差异在鸡舍中偏东区域最为显著。在笼架高度范围内，各水平面的平均风速约2．3m／s，最上层笼架的平均风速比最下层大13％。笼架上顶棚以下空间的平均风速约是笼架占据空间平均风速的2倍。这种现象是因为湿帘窗口的挡板只能内开60度，进风气流被导向鸡舍的上层空间，从而不利于下层笼架区域的冷却。图5(c)和图6(c)反映了鸡舍宽度方向上的风速特征，可以看出：因为蛋鸡和笼架对舍内空气流动的阻碍，走道与笼架的风速存在显著差异。走道的平均风速一般大于4．0m／s，笼架的平均风速均小于1．5m／s。4列笼架的平均风速几乎相等；南北侧墙附近走道和中心走道的平均风速比其他2个走道的风速略高。05.
总结建议
通过对超长鸡舍夏季湿帘通风时的气流组织模拟发现：笼架和蛋鸡的阻碍、条形湿帘窗口进风不均以及湿帘挡板把进风气流导向鸡舍上层空间，是导致鸡舍气流组织不均匀的主要原因。作为蛋鸡舍，笼架和蛋鸡不可避免，为了使舍内气流均匀，营造更好的鸡舍空气环境，建议做如下改善措施：1)采用不均匀阻力系数的湿帘窗(进风速度大的位置阻力增加，速度小的位置阻力减小)，使进风均匀；2)增加湿帘窗口挡板的内开角度到90度，甚至更大(目前大部分湿帘设计仅能内开60度)，使进风气流尽量从鸡舍下层笼架占据的空间流动；3)湿帘窗附近不布置养鸡的笼架，使笼架避开不均的进风，这种方法会减小鸡舍的有效使用空间。通过上面案例分析充分说明了，通过数据建模进行CFD分析技术可以帮助我们直观的发现鸡舍构造设计和使用中存在的问题，并对解决方案和效果作出预判分析，从改进方案中找出最佳方案避免试错成本，特别是对计划新建鸡舍的项目，在设计方案建设之前进行CFD数据建模分析是保证鸡舍设计科学合理的关键，了解更多详情请联系艾牧智能环控专家团队咨询。河南艾牧智能设备有限公司是一家专业从事农牧行业信息化与智能化技术研发、生产、销售的综合型高科技公司。公司致力于将先进的人工智能与物联网技术引入到农牧业生产中，解放生产力，提高生产效益，用科技创造美好生活。河南艾牧智能设备有限公司研发的艾牧精灵环境控制系统能够根据鸡舍内的空气质量、鸡舍外的环境温度、鸡的日龄和数量实现精细化智能环境控制，为众多大型养鸡场带来了便捷与效益。艾牧精灵具有分区控制、缓性通风、最小通风、二氧化碳补偿通风、手机远程监控、湿帘防骤降、设备故障应急处理、目标负压、风机轮转、多重报警机制十大功能。
分区控制
风窗四区独立控制，减少舍内温差，通风更均匀。
缓性通风
根据温度变化，线性增加或减少通风量，平缓通风，鸡群更舒适。
最小通风
自动运算最小通风量，根据舍外温度线性调节通风量大小，减小舍内温差波动，通风更精准。
二氧化碳补偿通风
根据二氧化碳浓度自动补偿通风量，舍内空气更清新，鸡群更健康。
手机远程监控
手机APP远程实时监控环境和设备状态，综合环境数据分析，千里之外，一切尽在掌控之中。
湿帘防骤降
湿帘逐级打湿，防止温度骤变，避免鸡群冷应激。
设备故障应急处理
环控设备故障时，自动转换为应急处理模式，使用更安全。
目标负压
根据舍外温度自动调整目标负压值，风窗角度自动校正，环境更稳定。
风机轮转
根据风机运行时长自动切换风机，降低风机故障率，通风更均匀。
多重报警机制
本地报警、手机报警、远程服务器报警等多重报警模式，养殖更安全。
注：内容来源于网络
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