Техніка та енергетика

ДОСЛІДЖЕННЯ БОКОВОЇ СИСТЕМИ ВЕНТИЛЯЦІЇ В ПТАШНИКУ ЗА ДОПОМОГОЮ CFD

Віктор Троханяк
Завантажити статтю
Анотація

Підтримання нормованого мікроклімату у птахівничому приміщенні це один із основних факторів. Саме від якісних показників параметрів повітря в кінцевому результаті залежить якість виходу продукції. Птиця при її утриманні вимагає значних зусиль і технологічних рішень. В зв’язку з цим метою дослідження є вдосконалення системи мікроклімату у пташнику шляхом встановлення вентиляційного обладнання на боковій стінці. Потужним інструментом прогнозування схеми повітряного потоку в пташнику є моделювання обчислювальної гідродинаміки (Computational Fluid Dynamics (CFD)) за допомогою ANSYS Fluent. Це є як альтернатива експериментальним дослідженням. Результати CFD моделювання показали, як практичну цінність в тому, що най ефективніше клапани працюють які розташовані на висоті 330 мм. від перекриття. Перепад тиску у припливних клапанів становить 45,85 Па. Швидкість повітря на вході припливних клапанів 9,17 м/с. Швидкість повітря на висоті 0,7 м. від рівня підлоги коливається в межах 0,57 м/с, температура – 9,91 °С

Ключові слова

обчислювальна гідродинаміка, мікроклімат, аеродинаміка, птахівниче приміщення, припливні клапана

ЦИТУВАТИ
Trokhaniak, V. (2022). Investigation of the lateral ventilation system in a poultry house using CFD. Machinery & Energetics, 13(3), 81-91. https://doi.org/10.31548/machenergy.13(3).2022.81-91
Використані джерела

[1] Bjerg, B., Norton, T., Banhazi, T., Zhang, G., Bartzanas, T., Liberati, P., Casconeg, G., Leeh, I.-B., & Maruccii, A. (2013). Modelling of ammonia emissions from naturally ventilated livestock buildings. Part 1: Ammonia release modelling. Biosystems Engineering, 116(3), 232-245. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2013.08.001.

[2] Bustamante, E., Garcıa-Diego, F.J., Calvet, S., Estelles, F., Beltran, P., Hospitaler, A., & Torres, A.G. (2013). Exploring ventilation efficiency in poultry buildings: The validation of computational fluid dynamics (CFD) in a cross-mechanically ventilated broiler farm. Energies, 6(5), 2605-2623. doi: 10.3390/en6052605.

[3] Kwon, K.S., Lee, I.B., Zhang, G.Q., & Ha, T. (2015). Computational fluid dynamics analysis of the thermal distribution of animal occupied zones using the jet-drop-distance concept in a mechanically ventilated broiler house. Biosystems Engineering, 136, 51-68. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2015.05.008.

[4] Wang, K., Wang, X., & Wu, B. (2014). Assessment of hygrothermal conditions in a farrowing room with a wet-pad cooling system based on CFD simulation and field measurements. Transactions of the ASABE, 57(5), 1493-1500. doi: 10.13031/trans.57.10634.

[5] Manbeck, H.B., Hofstetter, D.W., Murphy, D.J., & Puri, V.M. (2016). Online design aid for evaluating manure pit ventilation systems to reduce entry risk. Frontiers in Public Health, 4(2), 1-16. doi: 10.3389/fpubh.2016.00108.

[6] Norton, T., Grant, J., Fallon, R., & Sun, D.W. (2010). Assessing the ventilation performance of a naturally ventilated livestock building with different eave opening conditions. Computers and Electronics in Agriculture, 71(1), 7-21. doi: 10.1016/j.compag.2009.11.003.

[7] Küçüktopcu, E., & Cemek, B. (2019). Evaluating the influence of turbulence models used in computational fluid dynamics for the prediction of airflows inside poultry houses. Biosystems Engineering, 183, 1-12. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2019.04.009.

[8] Ma, Y.X., & Zou, H.F. (2020). Optimized design of air inlet devices based on environmental analysis of a broiler house model. IOP Series: Materials Science and Engineering, 789, article number 012036. doi: 10.1088/1757-899X/789/1/012036.

[9] ANSYS. Fluent theory guide. Release 2020 R1. (2020). Retrieved from https://d.shikey.com/down/Ansys.Products.2020. R1.x64/install_docs/Ansys.Products.PDF.Docs.2020R1/v201/ANSYS_Fluent_Theory_Guide.pdf.

[10] Rojano, F., Bournet, P.-E., Hassouna, M., Robin, P., Kacira, M., & Choi, C.Y. (2015). Modelling heat and mass transfer of a broiler house using computational fluid dynamics. Biosystems Engineering, 136, 25-38. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2015.05.004.

[11] Rojano, F., Bournet, P.-E., Hassouna, M., Robin, P., Kacira, M., & Choi, C.Y. (2016). Computational modelling of thermal and humidity gradients for a naturally ventilated poultry house. Biosystems Engineering, 151, 273-285. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2016.09.012.

[12] Tong, X., Hong, S.-W., & Zhao, L. (2019). CFD modelling of airflow pattern and thermal environment in a commercial manure-belt layer house with tunnel ventilation. Biosystems Engineering, 178, 275-293. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2018.08.008.

[13] Tong, X., Hong, S.-W., & Zhao, L. (2019). Using CFD simulations to develop an upward airflow displacement ventilation system for manure-belt layer houses to improve the indoor environment. Biosystems Engineering, 178, 294-308, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2018.08.006.

[14] Dudnyk, A., Lysenko, V., Zaets, N., Komarchuk, D., Lendiel, T., & Yakymenko, I. (2019). Intelligent control system of biotechnological objects with fuzzy controller and noise filtration unit. 2018 International Scientific-Practical Conference on Problems of Infocommunications Science and Technology, 3, 586-590. doi: 10.1109/INFOCOMMST.2018.8632007.

[15] Lendiel, T., Lysenko, V., & Nakonechna, K. (2021). Computer-integrated technologies for fitomonitoring in the greenhouse. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies, 48, 711-729. doi: 10.1007/978-3-030-43070-2_30.

[16] Lysenko, V., Zhyltsov, A., Bolbot, I., Lendiel, T., & Nalyvaiko, V. (2020). Phytomonitoring in the phytometrics of the plants. E3S Web of Conferences, 154, article number 07012. doi: 10.1051/e3sconf/202015407012.

[17] Lysenko, V.P., Bolbot, I.M., Lendiel, T.I., Nakonechna, K.V., Kovalskiy, V.P., Rysynets, N.O., Gromaszek, K., Amirgaliyev, Y., & Nurseitova, K. (2021). Mobile robot with optical sensors for remote assessment of plant conditions and atmospheric parameters in an industrial greenhouse. International Society for Optical Engineering, 12040, article number 120400D. doi: 10.1117/12.2613975.

[18] Lysenko, V., Bolbot, I., & Lendel, T. (2019). Energy efficient system of electrotechnological complex control in industrial greenhouse. Technical Electrodynamics, 2(2), 78-81. doi: 10.15407/techned2019.02.078.

[19] Spodyniuk, N., & Lis, A. (2020). Research of temperature regime in the module for poultry growing. Lecture Notes in Civil Engineering, 100, 451-458. doi: 10.1007/978-3-030-57340-9_55.

[20] Trokhaniak, V.I., Spodyniuk, N.A., Antypov, I.O., Shelimanova, O.V., Tarasenko, S.V., & Mishchenko, A.V. (2021). Experimental research and CFD modelling of modular poultry breeding. INMATEH – Agricultural Engineering, 65(3), 303-311. doi: 10.35633/inmateh-65-32.

[21] Trokhaniak, V.I., Rogovskii, I.L., Titova, L.L., Dziubata, Z.I., Luzan, P.H., & Popyk, P.S. (2020). Using CFD simulation to investigate the impact of fresh air valves on poultry house aerodynamics in case of a side ventilation system. INMATEH – Agricultural Engineering, 62(3), 155-164. doi: 10.35633/inmateh-62-16.

[22] Khmelnik, S.I. (2018). Navier-Stokes equations. On the existence and the search method for global solutions. Raleigh: Mathematics in Computers.

[23] Antypov, I.O. (2016). Development of means for intensification of heat exchange processes in heat accumulators based on accumulative phase transition materials. Energy and Automation, 2, 110-119.

[24] Marzouk, S.A., Abou, A.M.M., El-Fakharany, M.K., & El-Said, E.M.S. (2022). A comparative numerical study of shell and multi-tube heat exchanger performance with different baffles configurations. International Journal of Thermal Sciences, 179, article number 107655. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2022.107655.

[25] Allmaras, S.R., Johnson, F.T., & Spalart, P.R. (2012). Modifications and clarifications for the implementation of the Spalart-Allmaras Turbulence model. In 7th international conference on computational fluid dynamics (pp. 9-13). Melbourne: Melbourne Institute of Technology.

[26] Nordanger, K., Holdahl, R., Kvamsdal, T., Kvarving, A.M., & Rasheed, A. (2015). Simulation of airflow past a 2D NACA0015 airfoil using an isogeometric incompressible Navier-Stokes solver with the Spalart-Allmaras turbulence model. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 290, 183-208. doi: 10.1016/j.cma.2015.02.030.

[27] Moreno, J., Casado, C., & Marugán, J. (2019). Improved discrete ordinate method for accurate simulation radiation transport using solar and LED light sources. Chemical Engineering Science, 205, 151-164. doi: 10.1016/j.ces.2019.04.034.

[28] Trokhaniak, V.I. (2020). Numerical simulation as method of research and improvement of side ventilation system in poultry house with conventional ranking of exhaust fans. Machinery & Energetics, 11(3), 121-128. doi: 10.31548/machenergy2020.03.121.

[29] Ostanin, V. (2022). Effects of repulsion and attraction between rotating cylinders in fluids. Scientific Herald of Uzhhorod University. Series “Physics”, 51, 39-47.