با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تبریز

چکیده

تهویه یک متغیر کلیدی برای بهینه­سازی شرایط محیط داخلی مرغداری است که با کنترل عواملی مانند درجه حرارت، سرعت هوا و غلظت گازهای موجود، می­تواند از تلفات طیور جلوگیری کند. در حال حاضر دستور العمل­های دقیقی در راستای طراحی و ساخت سالن­های مرغداری و سیستم­های تهویه با هدف کنترل دقیق شرایط محیطی توسعه نیافته است. در این تحقیق در یک مرغداری­ طولی و با تهویه مکانیکی فشار منفی، توزیع دما و الگوهای جریان هوا با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی شبیه­سازی شد و با استفاده از شبیه­ساز توسعه­یافته راهکارهایی برای بهبود سیستم تهویه ارایه شد. در توسعه شبیه­ساز مذکور همه شرایط مرزی از طریق اندازه­گیری­های تجربی در طول یک دوره 24 ساعته به دست آمد. اعتبارسنجی نتایج شبیه­ساز، در 13 نقطه آزمون شد و مشخصه­های آماری بیان­کننده دقت پیش­بینی مانند RMSE، بین دمای اندازه­گیری شده و پیش­بینی شده در محدوده 405/0 تا 29/1 قرار داشت و شبیه­ساز قادر بود تغییرات دمای نقاط مختلف سالن مرغداری را با دقت 6/0 کلوین پیش­بینی نماید. نتایج شبیه­ساز نشان داد که در مرغداری مورد مطالعه پروفیل دما در سطح استقرار طیور، حدود 18 درجه در نقاط مختلف سالن تفاوت دمایی وجود دارد و سرعت هوا در نواحی مرکزی سالن بیش از یک متر بر ثانیه می­باشد. بنابراین در مرحله بعدی از شبیه­ساز توسعه­یافته برای بهبود تهویه سالن مرغداری مذکور استفاده و تغییراتی در محل استقرار ورودی­های هوا و سرعت هوای اعمال و در نهایت با اصلاحات انجام شده توزیع دما در مرغداری نسبت به حالت اولیه یکنواختر شد و دمای هوا در محدوده 291 تا 297 کلوین و در حد مطلوب قرار گرفت. هم­چنین پس از اصلاحات انجام شده، سرعت هوا در اغلب نقاط سالن در محدوده­ی 23/0 تا 46/0 متر بر ثانیه قرار داشت که در محدوده توصیه شده می­باشد. بنابراین برای طراحی و ساخت مرغداری­ها و نصب سیستم­های تهویه، شبیه­ساز توسعه داده شده دارای عملکرد و دقت خوبی است.

کلیدواژه‌ها

  1. ANSYS- Fluent. 2014. Theory Guide.
    Atilgan, A., and Koknaroglu, H. 2006. Cultural energy analysis on broilers reared in different capacity poultry houses. Italian Journal of Animal Science 5(4): 393-400.
    Blanes-Vidal, V., Guijarro, E., Balasch, S., and Torres, A. G. 2008. Application of computational fluid dynamics to the prediction of airflow in a mechanically ventilated commercial poultry building. Biosystems Engineering 100(1): 105-116.
    Bustamante, E., Guijarro, E., Garcia-Diego, F. J., Balasch, S., Hospitaler, A., and Torres, A. G. 2012. Multisensor system for isotemporal measurements to assess indoor climatic conditions in poultry farms. Sensors (Basel) 12(5): 5752-5774.
    Charles, D. R., and Walker, A. W. 2002. Poultry environment problems: a guide to solutions, Nottingham University Press.
    Chen, Q., and Srebric, J. 2002. A procedure for verification, validation, and reporting of indoor environment CFD analyses. HVAC&R Research 8(2): 201-216.
    Feddes, J., Emmanuel, E., Zuidhof, M., and Korver, D. 2003. Ventilation rate, air circulation, and bird disturbance: Effects on the incidence of cellulitis and broiler performance. The Journal of Applied Poultry Research 12(3): 328-334.
    Gonzalez Diaz, S., Sotolongo Sospedra, R., Leon Sanchez, M. A., and Gongora Rojas, F. 2014. Incidencia de la Modificacion del Bosque Semicaducifolio sobre Orquideas en Sierra del Rosario Candelaria, Cuba. Revista Facultad Nacional de Agronomia 67(2): 7345-7353.
    Lee, I. b., Sase, S., and Sung, S. h. 2007. Evaluation of CFD accuracy for the ventilation study of a naturally ventilated broiler house. Japan Agricultural Research Quarterly: JARQ 41(1): 53-64.
    Mistriotis, A., Jong, T. d., Wagemans, M., and Bot, G. 1997. Computational Fluid Dynamics (CFD) as a tool for the analysis of ventilation and indoor microclimate in agricultural buildings. Netherlands Journal of Agricultural Science (Netherlands).
    Mostafa, E., Lee, I. B., Song, S. H., Kwon, K. S., Seo, I. H., Hong, S. W., Hwang, H. S., Bitog, J. P., and Han, H. T. 2012. Computational fluid dynamics simulation of air temperature distribution inside broiler building fitted with duct ventilation system. Biosystems Engineering 112(4): 293-303.
    Norton, T., Grant, J., Fallon, R., and Sun, D. W. 2009. Assessing the ventilation effectiveness of naturally ventilated livestock buildings under wind dominated conditions using computational fluid dynamics. Biosystems Engineering 103(1): 78-99.
    Norton, T., Grant, J. Fallon, R., and Sun, D. W. 2010. Optimising the ventilation configuration of naturally ventilated livestock buildings for improved indoor environmental homogeneity. Building and Environment 45(4): 983-995.
    Norton, T., Sun, D. W., Grant, J., Fallon, R., and Dodd, V. 2007. Applications of computational fluid dynamics (CFD) in the modeling and design of ventilation systems in the agricultural industry: a review. Bioresour Technol 98(12): 2386-2414.
    Saraz, J. A.O., Arêdes Martins, M., Oliveira Rocha, K. S., Silva Machado, N., and Ciro Velasques H. J. 2013. Use of computational fluid dynamics to simulate temperature distribution in broiler houses with negative and positive tunnel type ventilation systems. Revista UDCA Actualidad & Divulgacion Cientifica 16(1): 159-166.
    Pedersen, S. 1999. CIGR Handbook of Agricultural Engineering, Volume II Animal Production & Aquacultural Engineering, Part I Livestock Housing and Environment, Chapter 2 Environment for Animals, Part 2.3. 2 Forced Ventilation.
    Ramponi, R. and Blocken, B. 2012. CFD simulation of cross-ventilation for a generic isolated building: Impact of computational parameters. Building and Environment 53: 34-48.
    Rojano, A., Bournet, P., Robin, P. H., Hassouna, M., Choi, C., and Kacira, M. 2014. Test of two different schemes through CFD to include heat and mass transfer induced by animals inside a broiler house. Proceedings International Conference of Agricultural Engineering, Zurich.
    Rojano, F., Bournet, P. E., Hassouna, M., Robin, P., Kacira, M., and Choi, C. Y. 2015. Modelling heat and mass transfer of a broiler house using computational fluid dynamics. Biosystems Engineering 136: 25-38.
    Seo, I. H., Lee, I. B., Moon, O. K., Kim, H. T., Hwang, H. S., Hong, S. W., Bitog, J. P., Yoo, J. I., Kwon, K. S., Kim, Y. H., and Han, J. W. 2009. Improvement of the ventilation system of a naturally ventilated broiler house in the cold season using computational simulations. Biosystems Engineering 104(1): 106-117.
    Simmons, J., Lott, B., and May, J. 1997. Heat loss from broiler chickens subjected to various air speeds and ambient temperatures. Applied Engineering in Agriculture 13(5): 665-669.
    Tao, X., and Xin, H. 2003. Temperature-humidity-velocity index for market-size broilers. 2003 ASAE Annual Meeting, American Society of Agricultural and Biological Engineers.
    Van Ouwerkerk, E., Voskamp, J., and Aliskan, Y. 1994. Climate simulation and validation for an aviary system for laying hens. XII CIGR World Congress and Agency 94 Conference on Agricultural Engineering.
    Worley, M., and Manbeck, H. 1995. Modeling particle transport and air flow in ceiling inlet ventilation systems. Transactions of the ASAE 38(1): 231-239.
    Yahav, S., Straschnow, A., Vax, E., Razpakovski, V., and Shinder, D. 2001. Air velocity alters broiler performance under harsh environmental conditions. Poultry science 80(6): 724-726.
    Zhu, S., Liu, P., Yang, N., He, J., and Ye, Z. 2012. Optimization of local ventilation system for gaseous pollutants removal in broiler house using CFD simulation. 2012 IX International Livestock Environment Symposium (ILES IX), American Society of Agricultural and Biological Engineers.