بررسی تاثیر ارتفاع گلخانه در ارزیابی عملکردی و بهینه ترین توزیع دمایی داخل گلخانه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

حفظ یکنواختی دما در محیط گلخانه ای به عنوان عامل کلیدی در رشد گیاهان و افزایش بهره وری تولید شناخته شده است. عدم یکنواختی دمایی می تواند منجر به ایجاد تنش حرارتی، کاهش کیفیت محصول و افزایش مصرف انرژی شود. در این مطالعه با بهره گیری از شبیه سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی، تاثیر پارامترهای مختلف اقلیمی و هندسی بر یکنواختی دما در گلخانه بررسی گردید. برای ایجاد مدل دقیق میکرواقلیم، فرآیندهایی نظیر جریان هوا، تابش خورشیدی، مدل تشعشعی، تعریق گیاه و ویژگی های محیط متخلخل در طراحی در نظر گرفته شدند. مدل پیشنهادی بر اساس داده های تجربی اعتبارسنجی شد و اختلاف میانگین نتایج عددی و آزمایشگاهی تنها ۸.۴٪ گزارش گردید که نشانگر قابلیت اعتماد بالای شبیه سازی است. در ادامه، تاثیر سه ارتفاع متفاوت ۲/۴، ۵/۶ و ۵/۸ متر مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای میانگین در سه گلخانه به ترتیب ۶۰/۳۷ ، ۷۹/۳۸ و ۱۵/۳۹ درجه سانتیگراد خواهد بود. یکی از مهمترین شاخصها در این مورد شاخص ضریب تغییرات دمایی است که نتایج در گلخانه ۵/۶ متر نشان دهنده کمترین شاخص ضریب تغییرات دمایی بوده که مقدار آن ۹۶/۲ می باشد. این تغییر هندسی باعث بهبود محسوس در توزیع دمایی فضای داخلی، کاهش گرادیان دما در نواحی بحرانی و حفظ بهتر شرایط مطلوب برای رشد گیاهان شد. یافته ها حاکی از آن است که این راهکار ساده توانایی افزایش عملکرد گیاه تا ۳۰٪ و کاهش قابل توجه در مصرف انرژی را در پی دارد.

کلیدواژه ها:

دینامیک سیالات محاسباتی ، گلخانه ، یکنواختی دما ، توضیع دمایی ، ارتفاع گلخانه ، صرفه جویی انرژی ، شبیه سازی عددی