تحليل تجربي و مدلسازي الگوي جريان سيال در نازل مه پاش براي كشت گلخانه اي

Experimental and simulation analysis of fluid flow pattern in fog sprayers for greenhouse cultivation

عوامل زيادي روي سرعت و يكنواختي رشد، افزايش قلمه زني،كيفيت وكميت توليد گياهان در كشت گلخانه‌اي موثر مي-باشند. كنترل رطوبت و دماي داخل گلخانه در رشد كياه بسيار تاثير گذار است و روش هاي مختلفي براي اين منظور مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يكي از روش‌هاي نوين تامين رطوبت و كاهش دماي محيط گلخانه، استفاده از سيستم مه‌پاش است كه كاربرد بسيار وسيع و گسترده‌اي پيدا كرده است. براي دست‌يابي به رطوبت يكنواخت در گلخانه، ضرورت دارد تا اثر عوامل مختلف روي رفتار جريان سيال در زمان خروج از نازل مه‌پاش مورد پژوهش قرار گيرد. در اين تحقيق اثر سه نوع نازل مدل BD ساخت كشور تايوان به شماره‌هاي 05/0 ، 04/0 و 03/0 و سه سطح فشار 20، 40 و 60 بار روي الگوي پاشش مه در محيط، يكنواختي پاشش و زاويه پاشش اندازه‌گيري شد. اين تحقيق به دو روش تجربي و مدلسازي با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي انجام گرفت. آزمايش‌هاي تجربي در گلخانه فرودگاه ياسوج انجام شد. به منظور ارزيابي تجربي از آزمايش فاكتوريل در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي در 3 تكرار و براي مقايسه ميانگين تيمار‌ها از آزمون دانكن استفاده شد. در روش مدل‌سازي به منظور حل معادلات حاكم بر جريان، همچون پيوستگي و ممنتوم از نرم افزار FLUENT استفاده شد. نتايج تجربي نشان داد كه اثر فشار و نوع نازل روي زاويه پاشش در سطح يك درصد معني دار مي‌باشد. بيشترين پاشش سيال، در مركز خروجي نازل مشاهده شد و با فاصله گرفتن از مركز نازل، ميزان نشست سيال كاهش يافت و بهترين كيفيت پاشش در اين نوع مه‌پاش در فشار 40 بار بدست آمد. نتايج شبيه سازي سرعت حركت ذرات نشان داد كه در فشار 20 بار، روند تغيرات سرعت به صورت V شكل مي‌باشد. بيشترين سرعت حركت ذرات در مركز بوده و با رفتن ذرات به سمت كناره‌ها از سرعت آنها كاسته شد. همچنين افزايش فشار منجر به پديده بالازدگي و عدم يكنواختي پاشش گرديد. نتايج تجربي و شبيه سازي تطابق خوبي با هم داشتند.

Controlling the humidity and temperature inside the greenhouse is an effective way of plant growth that could be done in different ways. The humidity and temperature of the greenhouse environment could be controlled by the fogging system. A uniform humidity in the greenhouse could be achieved by investigating the effect of various factors on the fluid flow behavior when leaves the spray nozzle. In this study, the effect of three types of BD power fuel injector nozzles (made in Taiwan) in various numbers of 0.03, 0.04, and 0.05 in three pressure levels of 20, 40, and 60 bar on the pattern of fog spray in the environment, spray angle, and spray uniformity was examined. Both methods of experimental and computational fluid dynamics modeling used in this study. For experimental examinations, the greenhouse of Yasuj Airport was used. For evaluation of experimental examinations, a factorial experiment in randomized complete block design with 3 replications was used and to compare the means of treatments Duncan's test was used. To solve the governing equations of flow such as continuity and momentum in the modeling method, FLUENT software is used. The results from experimental study showed that there is a significant association between pressure and nozzle type on the spray angle (P<0.01). The highest fluid spraying was observed in the outlet center of the nozzle, and by moving away from the center of the nozzle the amount of fluid settling was reduced. In this type of sprayer, the best spraying quality was obtained at a pressure of 40 bar. The results from simulation of particle velocity showed that at the pressure of 20 bar, the trend of velocity changes is V-shaped. In the center of the nozzles the velocity of the particles was maximum and then decreased as the particles move towards the sides. Any increments in pressure led to spraying non-uniformity and phenomenon of elongation. However, both simulation and experimental results were matched appropriately.