問題B
玻璃溫室中的微氣候法規
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溫室作物的產量受到各種氣候因素的影響，包括溫度、濕度和風速[1]。其中，適
宜的溫度和風速是植物生長[2]的關鍵。為了調節玻璃溫室內的溫度、風速等氣候因素
，溫室的設計通常采用帶有溫室風扇的通風系統，如圖1所示。溫室風機的位置和暖風
出口的速度影響著溫室內速度場和溫度場的分布和均勻性。因此，如何優化溫室風機
，獲得合適的風速和溫度，提高其均勻性，是當前玻璃溫室設計需要解決的重要問題
。
圖1。 玻璃溫室
玻璃溫室是密封的，放置在室內，不考慮外部因素，如溫室門、通風條、太陽輻射
等環境因素。目前設計的玻璃溫室的尺寸為10米！3m!2米（長度！寬度高度)和溫室風
扇的大小為0.5米！0.5米，位于溫室的左側。溫室扇的中心位于距地面1.3米處，如圖
2所示。溫室風機側的邊界條件設置為速度入口條件，在水平方向40“吹暖風，平均速
度為2 m/s。溫室的外玻璃和底土被設置為墻體條件，主要是交換
1 能量與整個溫室通過對流傳熱和傳導[3]。初始溫度設置為20”。當作物在溫室內種植
時，有必要考慮作物的冠層阻力。作物模型可以簡化為尺寸為8米的多孔介質！
2m ! 0.5米（長度！寬度高度)[4]，放置在溫室的中心。溫室內作物生長的適宜風速為
0.31m/s，適宜溫度為23-26”。
圖2。 玻璃溫室結構示意圖
問題1：請建立一個無作物的玻璃溫室內的溫度和風速分布的數學模型。顯示溫室高度
0的截面風速和溫度分布。5米。
問題2：請建立一個有種植作物的玻璃溫室內的溫度和風速分布的數學模型。呈現溫室
內兩個橫截面的風速和溫度分布：一個在0.5米高度（作物冠層水平），另一個在0.1
米高度（作物冠層內）。分析這些條件是否適合作物生長。
問題3：請提供以下兩種情況下玻璃溫室內的溫度和風速分布，并與第二個問題中提出
的解決方案進行比較。在方案1中，將暖風出口的速度從2 m/s增加到3 m/s。在方案2
中，通過將溫室風扇從1.3米移動到1米，來降低它的位置。
問題4：您的團隊能否從溫室扇的數量、位置、風速、吹風溫度、規格、不同作物等因
素等方面進一步優化玻璃溫室的溫室扇設計。
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參考文獻
[1] Singh M C，Singh J P，Pandey S K，等。影響溫室黃瓜栽培性能的因素-一篇綜
述。《國際當前微生物學與應用科學雜志》，2017年，第6（
10）： 2304-2323頁。
[2] Liu Y，李D，萬S，等。 一種基于長期短期記憶的溫室氣候預測模型。國際智能系
統雜志，2022年，37(1)： 135151。
[3] Norton T，太陽D W，Grant J，等。計算流體動力學（
CFD）在農業通風系統建模
和設計中的應用：一篇綜述。生物資源技術》，2007年，98（
12）： 2386-2414。
[4]，龐等，等。利用計算流體動力學優化溫室昆蟲的篩選。生物系統工程學，2006年
，93(3)：301-312。
