溫室卷簾機構(gòu)設(shè)計【含CAD圖紙+文檔】,含CAD圖紙+文檔,溫室,卷簾,機構(gòu),設(shè)計,cad,圖紙,文檔 溫室窗簾和窗戶通風(fēng)設(shè)備的物理模型 我們采用實踐與理論相結(jié)合的方法研究了溫室的通風(fēng)設(shè)備，主要是研究溫室卷簾與開窗設(shè)備在低氣壓下的使用壽命及其在不同風(fēng)速和氣壓下的波動情況。 這些波動與平均風(fēng)速有關(guān)，而平均風(fēng)速是通過能量譜分析得來。由此推知，氣壓與平均風(fēng)速有關(guān)，而氣體紊流對平均風(fēng)速的估算有很大影響。 溫室通風(fēng)設(shè)備與啟動電位之間的關(guān)系是基于對流體機械的突破性研究。關(guān)于氣流與風(fēng)壓和氣溫的變化相對應(yīng)這個預(yù)測符合實驗得出的數(shù)據(jù)，大體上看，他們之間差異小于20% . 符號標志 A 面積 z 高度，m Cc 對流影響系數(shù) z0 表面粗糙度，m Ckl kolmogorov常量（≈0.5） Cwf 摩擦系數(shù) 希臘字母符號 Cu 紊亂動能常量 α 開窗下垂面與框架間的角度，度 F(n) 能量譜密度，m2/s β 熱能膨脹系數(shù)，K-1 g 重力加速度，m/s*s ε 孔積率 h 高度，m κ 馮.卡曼常量（≈0.4） H 溶度參量，m υ 動力黏度，Ns Kp 滲透率，m2 ρ 密度，千克/立方米 L 長度參量，m γ 氣壓系數(shù) n 頻率，Hz P 大氣壓，Pa P0 絕對氣壓，Pa Pst 相對氣壓，Pa 下標符 Pw 風(fēng)壓，Pa fr 循環(huán)運動 Q 流速，立方米、秒 I 內(nèi)側(cè)面 ru 動能消耗比率，平方米、秒 l 超長度 T 絕對溫度，K rmsw 平均風(fēng)速的平方根 u 流體速度，立方米/平方毫秒 s 次長度 u* 摩擦速度，m/s st 靜態(tài) V 容積，立方米 w 風(fēng) Y 慣性系數(shù) 1. 緒論 溫室的自然通風(fēng)設(shè)備是一個極其復(fù)雜的過程，這一過程取決于溫室的所有參數(shù)（額定值，位置和窗戶的幾何形狀以及漏孔面積等等）和外部環(huán)境條件。 這種現(xiàn)象持續(xù)不斷的利害關(guān)系會導(dǎo)致自然通風(fēng)設(shè)備在質(zhì)量和能量上的不平衡，并進一步嚴重影響室內(nèi)環(huán)境。 自從1954年Morris和Neale1 第一次對溫室開窗設(shè)備中的自然通風(fēng)設(shè)備進行實驗性研究以來，人們越來越多地考慮到潛在的物理現(xiàn)象對通風(fēng)設(shè)備影響。幾十年后，Baiely2和Cotton3以及Miguel以及其他4的實驗論證了在植物和溫室頂棚之間使用遮陽網(wǎng)的潛在好處。近期以來，在開窗設(shè)備5處采用幕簾下是為了防止昆蟲進入，這樣即可減少用化學(xué)殺蟲劑。所以，幕簾表面的氣流研究同樣是一門重要的課題。 現(xiàn)有的對這個課題的分析方法大致可以分為以下兩種： （1）：經(jīng)驗主義和半經(jīng)驗主義的研究方法研究穿過6.13和幕簾2.5.14的氣流。 （2）：以流體機械公式為指導(dǎo)數(shù)字化的解決問題。15.17 屬于第一種類型的所有模式基于的理論思想是在氣流與驅(qū)動氣流循環(huán)運動的潛在物之間有一種簡單的非線性關(guān)系。這種分析認為溫室室內(nèi)的空氣是不可壓縮的，這一分析純碎根據(jù)經(jīng)驗或貝努利方程所得。盡管簡單的假設(shè)是與具體實驗下得到的改正系數(shù)結(jié)合在一起的，還是大大限制了這項研究成果的有效范圍。 第二種模式中，采用一種數(shù)字化模擬程序來解決慣性方程，動能和能量方程，決定速度，溫度及壓力和溫室內(nèi)最終氣流循環(huán)模式。 本文介紹的這項研究有以下兩個方面： （1） 加深了解氣流通過帶孔卷簾（保溫，遮光，防蟲）和天窗的交換過程中的物理特性。更重要的是論述帶孔卷簾和天窗使用壽命的影響因素以及啟動差位的各項參數(shù)。 （2） 推出一種簡單而精算的計算風(fēng)與溫室框架對卷簾和天窗的影響的公式。 2.理論 無約束的和約束的流體運動經(jīng)過有孔設(shè)備和天窗的物理現(xiàn)象表明這種現(xiàn)象與天窗或帶孔設(shè)備的特征參數(shù)和驅(qū)動循環(huán)運動勢差的特征參數(shù)有關(guān)。公式精確描述這個現(xiàn)象必須考慮到這些因素。附錄A中附有該公式。根據(jù)附錄所示，穿過任何一天窗或帶孔卷簾的氣流與驅(qū)動勢差有關(guān)，如下： （ρ/ε）аQ/ аt + μKp-1Q +ρYA-1Kp-1/2｜Q｜Q+0.5ρ(AHCc2)-1｜Q｜Q= -A(Δpw/H+Δpst/H) (1) 和 Q=Aμ 其中，Q是流量，ρ是氣體密度，A是工作面積，μ是氣體動力黏度，ε是材料的孔積率（單位體積容納流體的體積），Kp是材料的滲透度（流體通過媒介體的能力），Cc表示對流影響系數(shù)，H是滲透參數(shù)，Δpw是風(fēng)壓差，Δpst是與溫度相關(guān)的壓力差，Y在附錄A中有定義。 為了便于計算氣流通過多層次密封箱或天窗的空間時的運動，必須建立計算機聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。薄膜溫室是一個分為兩層的密封區(qū)域（如圖1），圖2說明了氣流的聯(lián)網(wǎng)計算原理。 自然通風(fēng)設(shè)備物理模型 在只有一個天窗和卷簾的溫室內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)對循環(huán)運動的控制由三個接點組成，這三個接點由兩個電阻連接在一起（圖2 a）。當(dāng)卷簾有空隙時，網(wǎng)絡(luò)控制也是由三個接點組成，但這三個接點由三個電阻串接在一起。 2.1天窗與帶孔卷簾設(shè)備的氣流特征參數(shù) 可滲透材料的氣流特征參分為孔積率和滲透度。18. 19孔積率表示單位材料容納氣體的體積與總材料容納氣體體積之比，大小在0至1之間（0<<ε<<1）。對一個孔隙來說，孔積率規(guī)定為1（ε=1），因為整個孔隙都充滿氣體。 任何一種可滲透材料都能透過氣體，這種能力的度量衡稱之為滲透度且符合氣體運動原理滲透度不僅與流體運動黏度有關(guān)還與粒子擴散時與阻礙物的碰撞頻率有關(guān)。18.20就孔隙材料而言，氣體分子的碰撞頻率大于103Hz，因為氣體運動黏度的數(shù)值為10-5，滲透度的數(shù)值即小于10-7.而對于開口設(shè)備（窗，門）來說，碰撞頻率接近于零所以滲透度Kp-〉∞ 。 與以上一致，連接兩個接端（毛細孔與大開口）的數(shù)量即為滲透度Kp。對于空隙材料來說氣體可認為是不可壓縮的（1/Cc2≈0）。由公式（1）推出： （ρ/ε）аQ/ аt + μKp-1Q +ρYA-1Kp-1/2｜Q｜Q=-A(Δpw/H+Δpst/H) （2） 對于開口（ε=1）材料的滲透度Kp-〉∞ ,公式（1）的左邊第二和第三項可忽略，導(dǎo)出： ρаQ/ аt+0.5ρ(AHCc2)-1｜Q｜Q=-A(Δpw/H+Δpst/H) （3） 公式（2）即為著名的Forchheimer公式，適用于多孔隙材料。對于微弱氣體可舍去二次項，得出Darcy定律。當(dāng)氣流靜止時公示(3)簡化為貝努利方程。 2.2 驅(qū)動勢差 引起氣流的驅(qū)動勢差是因為溫差（靜因素）或風(fēng)速（導(dǎo)致風(fēng)壓變化）或兩者同時作用時產(chǎn)生的。任何一種原因都可以產(chǎn)生一種梯度勢差引起穩(wěn)定循環(huán)。風(fēng)速的波動會產(chǎn)生一種額外的循環(huán)運動。 通過溫室天窗的氣流波動可以分為震動循環(huán)運動和旋窩型穿透運動。震動循環(huán)運動是由于風(fēng)的波動和室內(nèi)氣體的可壓縮性。旋窩型穿透運動是由于熱氣流的渦流對密封室內(nèi)的氣流造成轉(zhuǎn)動的影響。 2.2.1 溫室對氣流運動的影響 當(dāng)多孔薄膜或天窗的內(nèi)外有溫差時，就會產(chǎn)生一種靜態(tài)壓力，這種壓力可以導(dǎo)致氣流運動。設(shè)想兩邊溫度不同，根據(jù)以下公式，兩邊壓力也不同： Δρst=ΔρgΔh （4） 和 Δρ=ρβΔ T 其中，Δ T表示多次測量的絕對溫度差，g表示重力加速度，Δh表示垂直高度差，β表示熱膨脹系數(shù)。 2.2.2風(fēng)速對氣流運動的影響（風(fēng)壓） 測量時風(fēng)速是一個不定量。在t時刻的瞬時值可以人為是組成部分的平均值和波動值的總和，那就是ūw和u’w。一段時間間隔內(nèi)的平均風(fēng)壓與風(fēng)速有關(guān)（附錄B）： Pw=0.5ρ(ū2w +u’wu’w) (5) 其中，ūw表示平均風(fēng)速，u’w表示風(fēng)速的波動值。 有一些風(fēng)速計可以直接讀出平均風(fēng)速和平均風(fēng)速的平方根。假設(shè)u’w有一個Gaussian概率分布，可以簡便用下面的公式代替公式（5）： Pw=0.5ρū2w+ρπ-1urmsw-1 (6) 其中urmsw表示平均風(fēng)速的平方根。 普通情況下的風(fēng)速計僅僅提供平均風(fēng)速的讀數(shù)，因此，不僅能顯示平均風(fēng)速，而且不忽略風(fēng)的波動產(chǎn)生的影響的風(fēng)速測量計是非常有用的。因此要將動態(tài)風(fēng)速的平均值與靜態(tài)風(fēng)速的平均值聯(lián)系在一起。動能消耗比率(γυ) 根據(jù)Kolmogorov定律21： rμ2/3=0.75ckl-1F(n)( ūw/2π)2/3n5/3 (7) 其中，F(xiàn)（n）為能量譜密度，n表示頻率，ckl為kolmogorov常量（≈0.5）。 再利用離表面z距離的動能湍流與動能消耗比率21之間的關(guān)系 0.5 u’wu’w=cμ-0.5[rμk(z+z0)]2/3 (8) 風(fēng)速波動的平方根值和平均值的關(guān)系如下： u’wu’w=3 F(n)( ūw/2π)2/3n5/3 cμ-0.5[rμk(z+z0)]2/3 （9） 其中，k是馮.卡曼常量（≈0.4），cμ是常量（≈0.99），z為測量風(fēng)速的高度，而z0為表面粗糙度（z0的值在參考文獻22處可尋）。 為了獲得γ，弄清楚F(n)和n是必要的，而且需要實施一種能量譜分析的方法。這種能量譜分析法23是用來測量頻率連續(xù)不斷變化的擺動過程中變量方差的。這種分析不僅可以確定γ值，而且可以獲得一些闡明和刻劃湍流波動結(jié)構(gòu)的額外信息，并且可以確定風(fēng)域內(nèi)主要渦流的頻率。 風(fēng)速通常在一個參考高度測量。應(yīng)該導(dǎo)出一個面積系數(shù)，該系數(shù)與相對基本風(fēng)域的參考高度的風(fēng)域有關(guān)。這個系數(shù)是由大氣風(fēng)界層的縱斷面上的風(fēng)速決定的并遵循風(fēng)向定位封閉室（溫室）。這些數(shù)值都由風(fēng)道分界層的多次測量所得。 3.實驗研究 為了證實波動存在的潛能，同時也檢驗?zāi)Ｐ偷目蛇m用性，我們進行了如下實驗。實驗是在兩個向東（E-W）方位建造的溫室中進行的。兩個溫室尺寸相同（如圖3）：屋檐高4.5米，屋頂坡角22 。，寬4.1米，長6.6米。每個溫室內(nèi)在離地面2.9米處的水平面裝有一個LS11型號的隔熱板（Miguel 以及其他等等18驗證滲透度7*10-10m2，孔積率0.99）。在實驗的第一部分，每個溫室內(nèi)的薄膜都是合格的。實驗的第二部分，在卷簾薄膜的中間打開了0.20米*3.80米細小的口子，看上去像一條水平裂縫。 圖3.兩個尺寸相同的玻璃溫室圖解 每個溫室內(nèi)部都被牢牢密封住，墻上裝有絕熱板條，地面蓋有聚苯乙烯泡沫絕熱層，除了屋頂?shù)拇皯簦績蓚€窗戶間裝有2.05米*0.90米大小的活動板條。開窗斜度可升高30度。 裝有鋁制表面的水平圓柱形電加熱器（8個3.80米，直徑為0.05米的柱面，成對排列，每兩個間隔0.35米，每隊間隔1.15米），如圖4 所示。在實驗中，隔熱板上下方的溫度會不同，加熱器被用來抑制這種溫度的不斷變化。 圖4. 加熱系統(tǒng)排列的俯視圖 在每個溫室中安裝25個銅制鎳銅合金溫差電偶，用來測量隔熱板上下及戶外的溫度。它們被均勻分布：10溫差電偶被分布在隔熱板下方，10個分布在上方，還有5個曝露在室外。為了保證獲得一個快速響應(yīng)8（響應(yīng)頻率大約為12Hz），溫差電偶都是用非常細的電線（直徑約為2.5*10-5米）做成。 用帶有薄膜層的壓力轉(zhuǎn)換器來測量壓力，室內(nèi)測量板的上部和下部（每個部分測量三次）。室外瞬時風(fēng)壓的測量位置在天窗上0.20米處。風(fēng)速的測量用一個快速響應(yīng)的風(fēng)速計（響應(yīng)頻率為9.5Hz）,把它安置在距天窗0.20米處，同時也可測方向。 氣流的測定用到一種自動掃描氣體的儀器。在實驗中，用到了恒定流速和衰減率9.25.穿過隔板狹縫的氣流量用總波動量減去通過隔板的波動量。 每個溫室中，在地面上用兩個小鼓風(fēng)機和打滿孔的桶把掃描氣體（N2O）分離出來。在實驗中，每個溫室內(nèi)部空氣取樣檢驗都要在18個不同的位置獲得（9個在隔板上層，9個在隔板下層），并在紅外線下進行分析。 兩個取樣檢驗在1996年2月至3月之間的32天進行： （1） 氣流會穿過溫室天窗和卷簾是由風(fēng)速產(chǎn)生的。實驗必須在室內(nèi)室外溫差少于2.0±0.5oC，風(fēng)速高于1.5米每秒下進行。 （2） 氣流會穿過多孔卷簾和卷簾上的矩形狹縫（0.02米*3.80米）僅僅是由于卷簾上部和下部的溫差產(chǎn)生的（穩(wěn)定條件下）。為了減小風(fēng)壓的影響，測定時要關(guān)閉所有窗戶（背風(fēng)面的窗戶可開2o）。 實驗的第一部分（氣流的產(chǎn)生是風(fēng)的作用），在風(fēng)速和室內(nèi)外溫差存在下收集的數(shù)據(jù)頻率10分鐘內(nèi)都為8HZ 。 實驗的第二部分（氣流的產(chǎn)生是緩慢聚集起來的），在卷簾上部和下部溫差穩(wěn)定（ΔT±1 oC）下采集的數(shù)據(jù)頻率為1.66*10-2HZ（每60秒內(nèi)），穩(wěn)定情況下獲得。 4.結(jié)果和論述 4.1 風(fēng)速和風(fēng)壓 譜分析是在風(fēng)速的采集在10分鐘內(nèi)的頻率都為8HZ的條件下進行的。取樣頻率是通過對可獲得的最高頻率分析測定的，即取樣頻率的一半（Nyquist頻率）在本實驗中為4HZ。 由于風(fēng)力的特征在背風(fēng)面和迎風(fēng)面會有不同，9所以譜分析要分別在兩處進行。關(guān)閉溫室內(nèi)窗戶所得的結(jié)果繪制成圖，如圖5和6所示。 圖5. 三種不同風(fēng)速下的風(fēng)速能量譜密度：1.27m/s(*)，3.49m/s(o)，5.50m/s(+)，在迎風(fēng)面距屋頂0.20米處測得（---為-5/3的斜度） 圖5所示為三種不同風(fēng)速下的風(fēng)速能量譜密度：1.27m/s，3.49m/s，5.50m/s，在迎風(fēng)面距屋頂0.20米處測得。 圖6. 風(fēng)速為0.52m/s(*)，2.24m/s(O)，3.37m/s(+)時，在背風(fēng)面距屋頂0.20米處測得能量譜密度（---傾斜度為-5/3） 圖6所示為背風(fēng)處測得的相應(yīng)風(fēng)速能量譜密度（風(fēng)速為0.52m/s，2.24m/s，3.37m/s，在背風(fēng)面距屋頂0.20米處測得）。 如圖5和圖6中所描繪的，能量譜均衡的分布，頻率/能量為-5/3的范圍，符合Kolmogorov定律。類似的可獲得迎風(fēng)面和背風(fēng)面的風(fēng)速能量譜。兩處能量譜的主要波動最高點在頻率低于0.1，0.2HZ 處，頻率高于1HZ就沒什么特別作用了，即低頻在風(fēng)域中占主要地位。事實上，風(fēng)速中主要的能量大的渦流就發(fā)生在這個低頻范圍內(nèi)。這證實了Kaimal等26和Bot.8的研究學(xué)說。 參數(shù)γ可以從 圖5圖6中能量譜密度和頻率值計算出。計算中的表面粗糙度為0.04米22，結(jié)果如表1. 4.2 穿過卷簾和天窗的氣流 對于氣流僅僅因為溫差所引起（即對于穩(wěn)定溫度條件下аQ/аt≈0）的如圖7和圖8所描繪的（P?w≈0）。 圖 7. 氣流穿過卷簾對應(yīng)于用公式（2）和（4）預(yù)算的卷簾溫度差值（測量數(shù)據(jù)（*）） 圖8. 氣流穿過卷簾中心的矩形狹縫對應(yīng)于用公式（3）和（4）預(yù)算的卷簾溫度差（測量數(shù)據(jù)（*）） 圖7所示為實驗中氣流穿過卷簾對應(yīng)于用公式（2）和（4）預(yù)算的卷簾溫度差值。圖8所示為實驗中氣流穿過卷簾中心的矩形狹縫對應(yīng)于用公式（3）和（4）預(yù)算的卷簾溫度差。 對于氣流僅僅因為風(fēng)速引起的（△ρ≈0）,如圖9—11所示。在這些圖中，氣流穿過天窗或卷簾與多孔隔板由公式（2）得出的值，天窗由公式（3）得出的值相對應(yīng)。 圖9. 預(yù)測氣流穿過迎風(fēng)面（*）和背風(fēng)面（O）時與迎風(fēng)面的相對壓力（開窗度為4o） 圖10. 預(yù)測氣流穿過迎風(fēng)面（*）和背風(fēng)面（O）時與背風(fēng)面的相對壓力（開窗度為4o） 圖11. 預(yù)測氣流穿過隔板與迎風(fēng)面的相對壓力（任意面有一扇窗打開，開窗度為20o） 迎風(fēng)面（*）,背風(fēng)面（O） 圖12. 預(yù)測氣流穿過隔板中心狹縫與迎風(fēng)面的相對壓力（任意面有一扇窗打開，開窗度為20o） 迎風(fēng)面（*）,背風(fēng)面（O） 圖9所示為實驗中預(yù)測氣流穿過迎風(fēng)面（*）和背風(fēng)面（O）時與迎風(fēng)面的相對壓力（開窗度為4o） 圖10所示為實驗中 預(yù)測氣流穿過迎風(fēng)面（*）和背風(fēng)面（O）時與背風(fēng)面的相對壓力（開窗度為4o） 圖11所示為實驗中預(yù)測氣流穿過隔板與迎風(fēng)面的相對壓力。其中，溫室中迎風(fēng)或背風(fēng)面的一扇窗戶要打開（開窗度為20o）。 圖12所示為實驗中預(yù)測氣流穿過隔板中心狹縫與迎風(fēng)面的相對壓力。其中，溫室中迎風(fēng)或背風(fēng)面的一扇窗戶要打開（開窗度為20o）。 圖7和圖11描繪了由于存在溫差，各自的風(fēng)域推動氣流穿過有孔的隔板，它們顯示出了兩種不同的波動規(guī)律：Darcy波動規(guī)律（如圖7）和Forchheimer波動規(guī)律（如圖11）。這些發(fā)現(xiàn)歸功于Bear,Bachmat19和Bailey2。對于Reynolds數(shù)據(jù)（Re=ρuKp1/2/μ）小于整體值時，氣流與推動勢成比例，即溫室與周圍空氣間正常溫差范圍（△T＜25K）內(nèi)產(chǎn)生的情形。對于 Reynolds數(shù)據(jù)大于整體值時，必須加上氣流的二次項（Forchheimer波動規(guī)律），即波動是由風(fēng)速高于0.25m/s時產(chǎn)生的。 實驗氣流值與模型預(yù)測等效的氣流值相比較，所得的誤差總是小于20%，出了圖12之外。圖中顯示的大部分分散值是由于氣流穿過裂縫所致，這些氣流是從總的波動量中減去穿過隔板的波動量獲得。由于差別很小，所以誤差相應(yīng)就很大。 5.結(jié)論 1. 對于換氣設(shè)備起重要作用的、能量大的渦流是由頻率低于0.1~0.2HZ范圍內(nèi)湍急的風(fēng)速下引起的。 2. 據(jù)估計，這種湍急的風(fēng)速在平均風(fēng)速中占13%至52%，也就是說在總風(fēng)壓中占了重要地位。 3. Forchheimer方程式[方程（2）]描述了氣流穿過有孔的隔板（孔集中在隔板中間）?？墒?，對于溫室與周圍空氣間溫差在正常范圍內(nèi)所引起的氣流波動，氣流的二次項可忽略，所以方程就縮寫成了Darcy法則（μKp-1Q=-A△p/HP）。 4. 通過理論預(yù)測的穿過隔板和通風(fēng)口的氣流與實驗值很接近，大體上它們之間的差別小于20%。 參考文獻 1 Morris L G; Neal F E the infra-red carbon dioxide gas analyzer and its use in greenhouse research. National Institute of Agricultural Engineering Report，Silsoe，UnitedKingdom，1954 2 Bailey B J Glasshouse thermal screens: air flow through permeable materials. Departmental Note no. DN/G/859/04013. National Institute of Agricultural Engineering, Silsoe, United Kingdom, 1978 3 Bailey B J; Cotton R F Greenhouse thermal screens: influence of single and double screens on heat loss and crop environment. Departmental Note no. DN/G/982/04013. National Institute of Agricultural Engineering, Silsoe, United Kingdom, 1980 4 Miguel A F; Silva A M; Rosa R Solar irradiation inside a single span greenhouse with shading screens . 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Basis of design and action on structures: wind action. NNT Delft, 1995 23 Turkey J W The sampling theory of power spectrum estimates. Symposium on Application of Autocorrelation Analysis to Physical Problems. Washington, Office Naval Research 1950, 47-67 24 Clarke R M Observational studies in the atmospheric boundary layer. Quarterly Journal Royal Meteorology Society, 1970, 96, 91-114 25 Sherman M H Tracer-gas techniques for measuring ventilation in a single zone. Building and Environment, 1990, 25 26 Kemal J C; Wynyard J C; Izumi Y; Cote’ O R Spectral Characteristics of surface-layer turbulence. Quarterly Journal Royal Meteorology Society, 1972, 98, 563-589 27 Miguel A F; Van de Barak N J; Silva A; Bot G P A Forced fluid motion through openings and pores. Building and Environment 1998(in press) 28 Walker I S; Wilson D J Evaluating models for superposition of wind and stack elect in air infiltration. Building and Environment, 1993, 28, 201-210 29 Peixoto J P; Fort A Physics of Climate. New York, USA: American Institute of Physics, 1992 附錄A: 穿過通風(fēng)口和氣孔的流速運動方程 對于呈線性的氣流穿過一個可滲透的材料，其運動方程可描述為18.27 (ρ/ε)аu/аt+μKp-1u+ρYKp-1/2│u│u+(ρ/ε2)uаu/аj —（μ/ε）（а2u/аj2）=-аpt0/аj (A1) 其中Y=4.36×10-2ε-2.12 總壓力28 Pt0=Pw+Pst 公式中，u 是變速度，ρ是密度，Pw壓力是由風(fēng)或力學(xué)原因造成，Pst壓力是累積作用的產(chǎn)生的（熱氣壓），Pt0是總壓力，аpt0/аj是在 j方向的壓力梯度變化，μ是動力黏度，ε和Kp分別是孔積率和滲透度。 公式中包含了在固定地點，變化流動的當(dāng)?shù)丶铀俣龋ㄗ筮叺谝豁棧承宰枇κ窃诹黧w基質(zhì)分界面處的動量轉(zhuǎn)換來的（左邊第二項），穿過氣孔的慣性作用（左邊第三項）,對流慣性作用（左邊第四項）和變化流動的粘性阻力（左邊第五項）。 因而，這個描述流速穿過氣孔以及孔隙的理論是正確的18.27 對于有孔材料，аu/аj接近于零19。當(dāng)基質(zhì)中固體的占有量大于液體占有量，液體流動產(chǎn)生的粘性阻力項可以忽略，公式（A1）變成 (ρ/ε)аu/аt+（μKp-1+ρYKp-1/2│u│）u=-аpt0/аj +Fej (A2) 對于孔隙，第四項可以寫成27 p uаu/аj=0.5ρ（Hcc2）-1u2 (A3) 公式中Cc是表明對流作用的系數(shù)，H是孔隙深度。 對于圓孔或方孔，27 1/Cc2={2.7-0.04203exp[3.7(A/Afr)1/2]}{1-[2.7-0.04203 ×exp[3.7(A/Afr)1/2]](A/Afr)2.5}1/2 (A4) 對于框架一邊的孔隙裝有遮板27，（α＜90）, 1/Cc2={1.75+0.7exp[-(L1/LS)sinα/32.5]}}2 {sinα[1+0.60(L1/Ls)(cosα-2π((90-α)/360)sinα)]}2 （A5）。 其中，是指框架和遮板夾角，A是孔隙面積，Afr是波動面積，L1是大孔隙長度，Ls是小孔隙長度。 根據(jù)以上公式，無粘性流動的運動方程可寫成 (ρ/ε)аu/аt+μKp-1u+ρYKp-1/2│u│u+0.5ρ（HCc2）-1│u│u =-△Pw/H-△Pst/H （A6）， 其中，對于無孔材料，1/Cc2=0,對于有孔材料，1/Cc2由公式（A4）或（A5）得來。 附錄B：風(fēng)力引起的外部壓力 對于穩(wěn)定流動，在j方向的流動方程（Navier-Sttokes方程）可寫成 ρu（аu/аj）=аp/аj+μ（а2u/аj2） （B1）。 風(fēng)是由于物理量的波動不定、加速度和壓力產(chǎn)生的急驟氣流。這些變風(fēng)區(qū)的急驟風(fēng)波可用統(tǒng)計學(xué)的方法估算。用Reynids分解原理，瞬時量可以寫成由平均量（-）和不定量（，）組成。對于速度Uw=ūw+U，w （B2）, 和 ūw=τ-1∫uwdt 其中，比有效波動時期長，但是比平均流動時期短，UW是風(fēng)速。 把公式（B2）代入公式（B1）中得 Ρūw（аūw/аj）=аPw/аj+μ(а2ūw/аj2)- ρа（U，w U，w）/аj (B3). 右邊第三項表示由急驟沖量產(chǎn)生的剪切應(yīng)力。 對前面的公式求積分，我們可以得到 Pw=0.5ρūw2-（μаūw/аj-0.5ρU，w U，w ）+w (B4), 其中w是積分常量。 如果考慮沒有風(fēng)的情況，ūw=0, U,w=0. 因此，w必為零， Pw=0.5ρūw2-（μаūw/аj-0.5ρU，w U，w ） （B5）。 在低層大氣的邊界面29 аūw/аj=u*/(kh) (B6), 公式（B5就變?yōu)? Pw=0.5ρ（ūw2+ U，w U，w）-μ[cwf1/2/(kh)] （B7） 其中，Cwf=（u*/ūw）2，Cwf是摩檫系數(shù)，h是離地面的高度，u*是摩檫速度，k是馮卡曼常量。 如果忽略粘性作用[μcwf1/2/(kh)≈0]，公式（B7）就縮寫為Bot8和Jong9 所做實驗的假設(shè)與證實之間的關(guān)系。 任務(wù)書 題 目 溫室卷簾機構(gòu)設(shè)計（機械部分設(shè)計） 論文時間 20**年2月25日至 20**年6月14日 課題的主要內(nèi)容及要求(含技術(shù)要求、圖表要求等) 大體思路是設(shè)計一種啟動裝置能與卷軸同步升降的自驅(qū)動卷簾機。其具體要求為： 1.透明覆蓋物的選擇:聚氯乙烯(PVC)棚膜 聚乙烯(PE)棚膜 乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)農(nóng)膜; 2.卷軸設(shè)計:卷簾軸的作用是固定幕簾下端,使其能整體卷放; 3.電動機的選擇與計算:電動機的類型,電動機容量和轉(zhuǎn)速要合適; 4.減速器的設(shè)計; 5. 軸承選擇及驗算,軸鍵校核和計算機控制設(shè)計; 6.具有同步升降裝置。 課題的實施的方法、步驟及工作量要求 1.查閱有關(guān)資料和設(shè)計手冊，了解國家或行業(yè)對卷簾機構(gòu)設(shè)計的要求等； 2.確定試驗方案，擬定滿足試驗要求的卷簾機構(gòu)原理圖； 3.確定卷簾結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，完成總裝配圖及零件圖，完成圖紙工作量累計3張零號圖紙以上； 4.完成外文翻譯漢字5000字以上； 5.完成畢業(yè)設(shè)計說明書（1萬漢字以上）。 指定參考文獻 1.周長吉主編.現(xiàn)代溫室工程.北京:化學(xué)化工出版社,2003 2.王耀林等主編.設(shè)施園藝工程技術(shù).鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,2000,10 3.劉步洲等主編.蔬菜塑料大棚的機構(gòu)和性能.上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1982.9 4.馮廣和主編.設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù).北京:氣象出版社,1997.12 5.尚書旗.董佑福等設(shè)施栽培工程技術(shù).北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,P189,1999.12 6.貢月玲等.幾種不同形式的溫室保溫覆蓋卷簾機.設(shè)施園藝，2000年第4期 7.趙樹朋等.日光溫室單軸牽引型卷簾機設(shè)計.石家莊：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002.第25卷第4期 8.胡躍高.農(nóng)業(yè)總論【M】.北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2000 9.Physical Modeling of Natural Ventilation Through Screens and Windows In Greenhouses.J.agric.Eggnog Rees.(1998) 70,165-176,Article Number:ag970262 10.濮良貴.紀名剛.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2001 11.王世剛，張春，徐起賀.機械設(shè)計實踐.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001 12.吳宗澤.機械設(shè)計實用手冊.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，1998 13.劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1991 14.甘永力.幾何量公差與檢測.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2001.4 15.西北工業(yè)大學(xué)工程制圖教研室編.畫法幾何及機械制圖.西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998 畢業(yè)設(shè)計(論文)進度計劃(以周為單位) 第 1 周（20**年2月25日----20**年3月3日）： 檢查寒假外文翻譯情況，下達具體畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，指導(dǎo)學(xué)生撰寫開題報告，熟悉設(shè)計內(nèi)容，查閱有關(guān)資料 第 2 周——第 3 周（20**年3月4日----20**年3月17日）： 參觀實驗室或有關(guān)廠家，增加感性認識，方案論證并確定設(shè)計方案，完成卷簾機構(gòu)裝配圖、零部件設(shè)計及有關(guān)設(shè)計計算 第 4 周——第 5 周（20**年3月18日----20**年3月31日）： 完成卷簾機機械部分的設(shè)計方案，擬定卷簾機設(shè)計草圖 第 6 周——第 7 周（20**年4月1日----20**年4月14日）： 完成卷簾機設(shè)計總圖及有關(guān)零件設(shè)計圖 第 8 周（20**年4月9日----20**年4月21日）： 提交第1-8周的《指導(dǎo)記錄表》、《實習(xí)報告》和已做的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容，由指導(dǎo)老師初審后上交學(xué)院 第 9 周——第 13 周（20**年4月22日----20**年5月26日）： 在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下修改并完成設(shè)計，完成相關(guān)設(shè)計圖紙，同時撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書，并提交指導(dǎo)老師初審 第 14 周——第 16 周（20**年5月27日----20**年6月14日）： 修改畢業(yè)設(shè)計圖紙及說明書，完成后參加畢業(yè)答辯 備注 注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導(dǎo)教師在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作開始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學(xué)生，一份交院（系）留存。