近日，水利土木工程學(xué)院王少杰教授團(tuán)隊(duì)在期刊《Computers and Electronics in Agriculture》發(fā)表題為“In-situ testing and analysis of aerodynamic characteristics of tomato plants in large-span arched greenhouse”的研究論文。水利土木工程學(xué)院2024屆碩士研究生林博為本文第一作者，2022級(jí)碩士研究生宋皓然為共同第一作者，王少杰教授、賈艷艷副教授為本文通訊作者，我校魏珉教授、張觀山高級(jí)實(shí)驗(yàn)師等參與此項(xiàng)研究。

番茄是重要的水果和蔬菜作物，也是人類飲食中微量營(yíng)養(yǎng)元素的重要來(lái)源，為提高產(chǎn)量和品質(zhì)多以設(shè)施栽培為主。通風(fēng)降溫是棚室夏季或高溫季節(jié)環(huán)境調(diào)控的重要方面，是設(shè)施結(jié)構(gòu)越夏生產(chǎn)必須要面對(duì)和解決的產(chǎn)業(yè)難題。伴隨著跨度的增加，拱棚的通風(fēng)降溫效能逐漸降低，且室內(nèi)種植作物的氣動(dòng)特性會(huì)顯著影響設(shè)施內(nèi)的風(fēng)熱環(huán)境，精確表征作物的氣動(dòng)特性具有重要意義。本文研制了一種便攜可快速原位搭建的小型直流式風(fēng)洞并提出了相應(yīng)的測(cè)試方法，通過(guò)原位測(cè)試得到了設(shè)施番茄植株在不同生長(zhǎng)階段不同分區(qū)的阻力系數(shù)，并建立了阻力系數(shù)與葉面積密度之間的函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建了不同生長(zhǎng)階段設(shè)施番茄植株的氣動(dòng)模型，為精確表征設(shè)施番茄氣動(dòng)特性提供了依據(jù)。

圖1.設(shè)施番茄氣動(dòng)特性原位測(cè)試與表征

本文還以真實(shí)大跨度拱棚為背景，融合設(shè)施結(jié)構(gòu)與番茄植株的氣動(dòng)特性開(kāi)展了多場(chǎng)耦合仿真分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試驗(yàn)證。研究表明，設(shè)施番茄對(duì)氣流的阻礙作用十分明顯，尤其是對(duì)作物生長(zhǎng)區(qū)的通風(fēng)降溫影響顯著，氣流同時(shí)受到作物的阻礙作用和兩側(cè)通風(fēng)口的壓迫效應(yīng)。以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為背景，驗(yàn)證了打葉子對(duì)改善棚內(nèi)通風(fēng)降溫、提高作物品質(zhì)的有益作用，氣流由單通道流動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p通道流動(dòng)，且原有高溫區(qū)得到緩解，揭示了農(nóng)藝管理措施“打葉子”對(duì)改善棚內(nèi)微氣候的作用機(jī)制。

圖2.融合設(shè)施結(jié)構(gòu)與番茄植株的多場(chǎng)耦合仿真分析

該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的資助，學(xué)校高性能計(jì)算平臺(tái)提供了算力支持。

論文鏈接：https://authors.elsevier.com/a/1kNF5cFCSbIiL

編      輯：萬(wàn)    千 

審      核：賈    波