بررسی تاثیر ارتفاع گلخانه در ارزیابی عملکردی و بهینه‌ترین توزیع دمایی داخل گلخانه به کمک دینامیک سیالات محاسباتب

Abstract

حفظ یکنواختی دما در محیط گلخانه‌ای به‌ عنوان عامل کلیدی در رشد گیاهان و افزایش بهره‌وری تولید شناخته شده است. عدم یکنواختی دمایی می‌تواند منجر به ایجاد تنش حرارتی، کاهش کیفیت محصول و افزایش مصرف انرژی شود. در این مطالعه با بهره‌گیری از شبیه‌سازی عددی دینامیک سیالات محاسباتی، تأثیر پارامترهای مختلف اقلیمی و هندسی بر یکنواختی دما در گلخانه بررسی گردید. برای ایجاد مدل دقیق میکرواقلیم، فرایندهایی نظیر جریان هوا، تابش خورشیدی، مدل تشعشعی، تعریق گیاه و ویژگی‌های محیط متخلخل در طراحی در نظر گرفته شدند. مدل پیشنهادی براساس داده‌های تجربی اعتبارسنجی شد و اختلاف میانگین نتایج عددی و آزمایشگاهی فقط 8.4% گزارش گردید که نشانگر قابلیت اعتماد بالای شبیه‌سازی است. در ادامه، تأثیر سه ارتفاع متفاوت 4.2 ، 6.5 و 8.5 متر مورد مطالعه قرار گرفته است. دمای میانگین در سه گلخانه به‌ترتیب 37.6، 38.79 و 39.15 درجۀ سلسیوس خواهد بود. یکی از مهم‌ترین شاخص‌ها در این مورد شاخص ضریب تغییرات دمایی است که نتایج در گلخانه 6.5 متر نشان‌دهندۀ کمترین شاخص ضریب تغییرات دمایی بوده که مقدار آن 2.96 است. 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. یافته‌ها 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.