近日，山东农业大学王少杰教授团队在期刊《Computers and Electronics in Agriculture》发表题为“In-situ testing and analysis of aerodynamic characteristics of tomato plants in large-span arched greenhouse”的研究论文。水利土木工程学院2024届硕士研究生林博为本文第一作者，2022级硕士研究生宋皓然为共同第一作者，王少杰教授、贾艳艳副教授为本文通讯作者，我校魏珉教授、张观山高级实验师等参与此项研究。
番茄是重要的水果和蔬菜作物，也是人类饮食中微量营养元素的重要来源，为提高产量和品质多以设施栽培为主。通风降温是棚室夏季或高温季节环境调控的重要方面，是设施结构越夏生产必须要面对和解决的产业难题。伴随着跨度的增加，拱棚的通风降温效能逐渐降低，且室内种植作物的气动特性会显著影响设施内的风热环境，精确表征作物的气动特性具有重要意义。本文研制了一种便携可快速原位搭建的小型直流式风洞并提出了相应的测试方法，通过原位测试得到了设施番茄植株在不同生长阶段不同分区的阻力系数，并建立了阻力系数与叶面积密度之间的函数关系，构建了不同生长阶段设施番茄植株的气动模型，为精确表征设施番茄气动特性提供了依据。
图1. 设施番茄气动特性原位测试与表征
本文还以真实大跨度拱棚为背景，融合设施结构与番茄植株的气动特性开展了多场耦合仿真分析和现场测试验证。研究表明，设施番茄对气流的阻碍作用十分明显，尤其是对作物生长区的通风降温影响显著，气流同时受到作物的阻碍作用和两侧通风口的压迫效应。以农业生产为背景，验证了打叶子对改善棚内通风降温、提高作物品质的有益作用，气流由单通道流动转变为双通道流动，且原有高温区得到缓解，揭示了农艺管理措施“打叶子”对改善棚内微气候的作用机制。
图2. 融合设施结构与番茄植株的多场耦合仿真分析
该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助，学校高性能计算平台提供了算力支持。
论文链接：
https://authors.elsevier.com/a/1kNF5cFCSbIiL
来源：山东农业大学
