论文部分内容阅读
鸡群生活区域的环境条件严重影响蛋鸡的健康与生产性能。在高密度叠层笼养鸡舍中,普遍存在笼内气流不畅、分布不均和通风效率低等问题。本文采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法研究建立笼内鸡群气流阻力计算模型和鸡舍夏季通风流场模拟模型,并就叠层笼的不同高度对笼内空间气流速度影响,鸡舍顶部空间设置导流板,不同进风位置及进风口内侧导风板对舍内气流影响规律等进行研究,主要结论如下:1.针对笼内鸡群对气流阻力的影响,采用虚拟风洞方法分析了鸡只几何模型简化方式、鸡只体积和鸡群分布对鸡群气流阻力的影响关系,创建了忽略鸡喙、鸡冠和鸡腿的鸡群简化模型及其通风阻力计算模型,包括虚拟风洞几何模型、CFD模拟数值方法和边界条件的确立。通过实际风洞试验验证,模拟值与实测风速值相对误差小于6%。此研究中建立的鸡群通风阻力系数计算方法为叠层笼养鸡舍气流模拟奠定了基础。2.针对叠层笼层高对笼内气流影响,建立了叠层笼养鸡舍的通风模拟模型,包括鸡舍几何模型、舍内气流CFD模拟数值方法和边界条件的确立。鉴于笼高会影响鸡群活动区域顶部与上层笼底之间自由空间的高度,从而影响笼内气流速度。在不同自由空间高度(0.15m、0.3 m、0.45 m、0.6m和1m)情况下,对鸡群活动区域上方自由空间的气流速度进行CFD模拟。结果表明,自由空间气流速度与笼高正相关。当鸡舍横截面平均风速为1.5 m s-1时,自由空间内风速与其高度回归关系为:Y=0.1681n(x)+1.22,Y为自由空间内风速,ms-1;x为自由空间高度,m。鸡舍环境模拟和边界条件模型通过现场实测数据验证,模拟值与实测值相对误差小于10%,为叠层笼鸡舍环境CFD模拟及舍内设备优化提供了理论依据。3.为了提高夏季鸡舍纵向通风效率和笼间风冷效应,通过CFD模拟了鸡舍顶部空间设置不同高度(不同高度导流板底部与顶层笼距离分别为0.4m、0.55 m、0.7 m、0.85 m和1.0 m)和不同间距(6m、9m、12m、15m和18m)导流板对鸡舍气流速度及分布的影响。结果表明:舍内平均气流速度变化与导流板高度和间距线性相关,当鸡舍横截面平均风速为2.3 m s-1时,走道气流速度与导流板高度和间距的双重回归关系为Y=0.50h-0.02d+2.662(Pa<0.01,pb<0.01),Y为走道气流速度,ms-1;h为导流板高度,m;d为导流板间距,m。气流分布均匀性与导流板高度正相关,与间距负相关;气流沿鸡笼长度方向的变化趋势在不同高度导流板情况下一致,不同间距导流板情况下有显著差异。4.通过CFD模拟分析了叠层笼养鸡舍夏季进风口位置和进风口内侧导风板对笼内气流影响。结果表明:进风口内侧无导风板时,进风位置与鸡笼间距离增加会减少近进风口处鸡群活动区域的通风弱区和通风死角。在设计夏季进风口位置时,应尽可能利用山墙空间。导风板会增加近进风口处鸡群活动区域的涡流区域和通风弱区,致使气流分布均匀性降低。