ДОСЛІДЖЕННЯ БІЧНОЇ СИСТЕМИ ВЕНТИЛЯЦІЇ  В ПТАШНИКУ ЗА ДОПОМОГОЮ CFD

Віктор Троханяк; Олена Шеліманова; Світлана Тарасенко; Артур Баліцький

doi:10.20535/1813-5420.4.2023.290893

Автор(и)

Віктор Троханяк Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-8084-1568
Олена Шеліманова Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-3321-1651
Світлана Тарасенко Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-4829-0559
Артур Баліцький Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0009-0005-0955-8849

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2023.290893

Ключові слова:

пташник, бокова вентиляція, CFD, припливний клапан, аеродинаміка

Анотація

Підтримка нормованого мікроклімату в пташнику це один із основних факторів. Саме від якісних показників параметрів повітря зрештою залежить якість виходу продукції. Птах при його утриманні потребує великих зусиль та технологічних рішень. У зв'язку з цим дослідження є удосконалення системи мікроклімату в повітряному середовищі пташника за рахунок включення витяжних вентиляторів на задній торцевій стінці нетрадиційним способом. Потужним інструментом прогнозування системи мікроклімату в пташнику є Computational Fluid Dynamics (CFD) за допомогою ANSYS Fluent як альтернатива експериментальним дослідженням.

За результатами CFD моделювання процесів гідродинаміки та тепломасообміну дійшли висновку, що зміни кута спойлера на 73^о дозволяє подати повітря до центру пташника. При цьому перепад тиску припливних клапанів становить 70 Пa, що дозволяє повною мірою забезпечити витяжний вентилятор. Швидкість повітря на вході клапанів припливу становить 11,54 м/с. Середня швидкість повітря на висоті 0,7 м від рівня підлоги становить 0,5 м/с, температура – 16,55 ^оС.

Таким чином, представлені наукові дослідження в майбутньому можна використовувати для розробки нових систем вентиляції пташників.

Посилання

Modelling of ammonia emissions from naturally ventilated livestock buildings. Part 1: Ammonia release modelling / B. Bjerg та ін. Biosystems Engineering. 2013. Т. 116, № 5. P. 232–245.

Exploring ventilation efficiency in poultry buildings: The validation of computational fluid dynamics (CFD) in a cross-mechanically ventilated broiler farm / E. Bustamante та ін. Energies. 2013. Т. 6, № 5. С. 2605-2623.

Computational fluid dynamics analysis of the thermal distribution of animal occupied zones using the jet-drop-distance concept in a mechanically ventilated broiler house / K.S. Kwon та ін. Biosystems Engineering. 2015. Т. 136. С. 51-68.

Wang K., Wang X., Wu B. 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. 2014. Т. 57, № 5. С. 1493-1500.

Online design aid for evaluating manure pit ventilation systems to reduce entry risk / H.B. Manbeck та ін. Frontiers in Public Health. 2016. Т. 4, № 2. С. 1-16.

Assessing the ventilation performance of a naturally ventilated livestock building with different eave opening conditions / Т. Norton та ін. Computers and Electronics in Agriculture. 2010. Т. 71, № 1. С. 7-21.

Küçüktopcu E., Cemek, B. Evaluating the influence of turbulence models used in computational fluid dynamics for the prediction of airflows inside poultry houses. Biosystems Engineering. 2019. Т. 183. С. 1-12.

Ma Y.X., Zou H.F. Optimized design of air inlet devices based on environmental analysis of a broiler house model. IOP Series: Materials Science and Engineering. 2020. Т. 789. 012036.

ANSYS Fluent theory guide. Release 2021 R1., 2021. URL: https://ansyshelp.ansys.com/Views/Secured/corp/v211/en/pdf/ANSYS_Fluent_Theory_Guide.pdf (дата звернення: 04.09.2023).

Modelling heat and mass transfer of a broiler house using computational fluid dynamics / F. Rojano та ін. Biosystems Engineering. 2015. Т. 136. С. 25-38.

Computational modelling of thermal and humidity gradients for a naturally ventilated poultry house / F. Rojano та ін. Biosystems Engineering. 2016. Т. 151. С. 273-285.

Tong X., Hong S.-W., Zhao, L. CFD modelling of airflow pattern and thermal environment in a commercial manure-belt layer house with tunnel ventilation. Biosystems Engineering. 2019. Т. 178. С. 275-293.

Tong X., Hong S.-W., Zhao, L. Using CFD simulations to develop an upward airflow displacement ventilation system for manure-belt layer houses to improve the indoor environment. Biosystems Engineering. 2019. Т. 178. С. 294-308.

Intelligent control system of biotechnological objects with fuzzy controller and noise filtration unit / А. Dudnyk та ін. 2018 International Scientific-Practical Conference on Problems of Infocommunications Science and Technology 2019. Т. 3. С. 586-590.

Lendiel T., Lysenko V., Nakonechna K. Computer-integrated technologies for fitomonitoring in the greenhouse. Lecture Notes on Data Engineering and Communications Technologies. 2021. Т. 48. С. 711-729.

Phytomonitoring in the phytometrics of the plants / V. Lysenko та ін. E3S Web of Conferences. 2020. Т. 154. 07012.

Mobile robot with optical sensors for remote assessment of plant conditions and atmospheric parameters in an industrial greenhouse / V. Lysenko та ін. International Society for Optical Engineering. 2021. Т. 12040. 120400D.

Lysenko V., Bolbot I., Lendel T. Energy efficient system of electrotechnological complex control in industrial greenhouse. Technical Electrodynamics. 2019. Т. 2, № 2. С. 78-81.

Spodyniuk N., Lis A. Research of temperature regime in the module for poultry growing. Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Т. 100. С. 451-458.

Experimental research and CFD modeling of modular poultry breeding / V.I. Trokhaniak та ін. INMATEH - Agricultural Engineering. 2021. Т. 65, № 3. С. 303-311.

Using CFD simulation to investigate the impact of fresh air valves on poultry house aerodynamics in case of a side ventilation system / V.I. Trokhaniak та ін. INMATEH - Agricultural Engineering. 2020. Т. 62, № 3. С. 155-164.

Investigation of the influence of exhaust fan's location on the upper line on poultry house aerodynamics with the use of CFD / V.I. Trokhaniak та ін. INMATEH - Agricultural Engineering. 2022. Т. 67, № 2. С. 425-432.

. Investigation of an improved side ventilation system in a poultry house using CFD / V.I. Trokhaniak та ін. INMATEH - Agricultural Engineering. 2023. Т. 69, № 1. С. 384-393.

Khmelnik S. Navier-Stokes equations. On the existence and the search method for global solutions. Bene-Ayish : “MiC” - Mathematics in Computer Corp, 2018. 261 с.

Trokhaniak V., Klendii O. Numerical simulation of hydrodynamic and heat-mass exchange processes of a microclimate control system in an industrial greenhouse. Bulletin of the Transilvania University of Brasov, Series II: Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering. 2018. Т. 11(60), № 2. С. 171-184.

A comparative numerical study of shell and multi-tube heat exchanger performance with different baffles configurations / S.A. Marzouk та ін. International Journal of Thermal Sciences. 2020. Т. 179. 107655.

Moreno J., Casado C., Marugán J. Improved discrete ordinate method for accurate simulation radiation transport using solar and LED light sources. Chemical Engineering Science. 2019. Т. 205. С. 151-164.

Allmaras S., Johnson F., Spalart P. Modifications and clarifications for the implementation of the Spalart-Allmaras Turbulence model. м. Melbourne, 9-12 лип. 2012 р. Melbourne, 2012. С. 9–13.

Simulation of airflow past a 2D NACA0015 airfoil using an isogeometric incompressible Navier-Stokes solver with the Spalart-Allmaras turbulence model / К. Nordanger та ін. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2015. Т. 290. С. 183-208.