鋸齒形連棟塑料溫室結(jié)構(gòu)與溫度場分析.pdf

1、本文針對目前我國鋸齒形連棟塑料溫室的發(fā)展現(xiàn)狀,以三連棟鋸齒形連棟塑料溫室為研究對象,分析了鋸齒形連棟塑料溫室結(jié)構(gòu)配置及承載受力情況和不同跨度下自然通風(fēng)對溫室內(nèi)部環(huán)境影響的關(guān)系。不同跨度鋸齒形溫室,其主拱架結(jié)構(gòu)直接影響承載能力,不同天窗開度大小及高度位置等因素直接影響室內(nèi)流場和溫度分布,流場特性和溫室結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)聯(lián),需要對溫室的內(nèi)部流場和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行綜合分析,開展相關(guān)的研究對設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、造價(jià)低、適合地域條件及作物生長環(huán)境的溫室具有非常

2、重要的意義。
　　 為了研究鋸齒形連棟塑料溫室的承載能力情況,本文對6.5m跨度溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論受載分析和有限元分析計(jì)算。利用ANSYS軟件的ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言開發(fā)編程,采用BEAM4梁單元建立了三維實(shí)體溫室模型,從結(jié)構(gòu)受力的角度出發(fā),應(yīng)用工程力學(xué)的理論,對溫室加載了雪組合載荷和風(fēng)組合載荷這兩種不同工況的最不利組合載荷,分別進(jìn)行了有限元分析,得到了各自的受力的應(yīng)力云圖和位移變形云圖。分析結(jié)果表明,溫室在最不利雪組合載荷下溫

3、室的最大等效應(yīng)力為185.786MPa,超出170MPa的極限值,最大位移變形絕對值為29.407mm；在最不利風(fēng)組合載荷下等效應(yīng)力最大值為106.578 MPa,最大位移變形絕對值為23.761mm。
　　 為了研究溫室不同結(jié)構(gòu)配置對鋸齒形連棟塑料溫室內(nèi)部溫度環(huán)境的影響,本文對三種跨度和不同天窗開度的溫室內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬分析。采用計(jì)算流體動力學(xué)方法建立了相應(yīng)的溫室三維CFD的理論模型,用數(shù)值模擬的方法研究分析了不同跨度和天

4、窗開度條件下自然通風(fēng)對鋸齒形連棟塑料溫室內(nèi)部環(huán)境的影響,獲得了溫室內(nèi)部的速度場和溫度場的分布情況。結(jié)果表明:9.6m跨度溫室在天窗開度較小時溫室的自然通風(fēng)降溫效果較6.5m和8m跨度溫室要佳。天窗變小后,溫室相應(yīng)區(qū)域的平均溫度均較之前下降了0.4～1.2℃不等。9.6m跨度溫室是本研究優(yōu)選的對象。
　　 為了使優(yōu)選溫度分布較好的溫室在冬夏兩季最不利組合載荷方面能滿足溫室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求,本文對9.6m跨度溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)計(jì)算分析和優(yōu)

5、化設(shè)計(jì),使溫室在滿足溫室結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的前提下,減少了溫室單位面積的平均用鋼材量。優(yōu)化分析結(jié)果表明,溫室在雪組合載荷下所受最大等效應(yīng)力為166.642MPa,最大位移為35.205mm；溫室在風(fēng)組合載荷下所受最大等效應(yīng)力值為158.739MPa,最大位移變形為42.263mm,由此說明,經(jīng)過優(yōu)化規(guī)整后的溫室的結(jié)構(gòu)尺寸能滿足溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求；溫室結(jié)構(gòu)的單位面積用鋼量從優(yōu)化前的4.6252 kg／m2降到了4.4029 kg／