Análisis del flujo de aire de los extractores de invernadero usando la simulación por CFD

• Eugenio Romantchik-Kriuchkova ^[1] ; Alberto Mauricio Santos-Hernández ^[1] ; Eduardo Ríos-Urbán ^[1] ; Diego Terrazas-Ahumada ^[1]
  1. [1] Universidad Autónoma Chapingo

     Universidad Autónoma Chapingo

     México

     
• Localización: Ingeniería, investigación y tecnología, ISSN 1405-7743, ISSN-e 2594-0732, Vol. 20, Nº. 1, 2019
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Air flow analysis of greenhouse extractors using CFD simulation
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  • español

    Para analizar el flujo de aire en el sistema de extracción de aire instalado en un invernadero, se diseñó un conjunto de extractores con diferente número y ancho de aspas, ángulo de ataque del aire y velocidad angular. A continuación, se efectuaron 48 simulaciones por dinámica de fluidos computacional con base en diferentes condiciones de frontera. La resolución del modelo tridimensional se basó en resolver numéricamente las ecuaciones de flujo de Navier-Stokes por medio de un método de discretización de volumen finito. Además, por cada variante de estudio se obtuvieron 48 imágenes en 2D de los contornos de velocidad y otras 48 en 3D de las líneas de corriente del aire de salida, además se construyeron las curvas de velocidad y presión respecto a la geometría del sistema y se estimó la potencia del extractor. Finalmente, se obtuvieron los valores del ángulo de apertura del aire a la salida del extractor y el ángulo de flujo al interior del ducto. El objetivo de la presente investigación fue aplicar la simulación por dinámica de fluidos computacional al interior de un sistema de extracción de aire de un invernadero, para posteriormente analizar el comportamiento del flujo en la salida del túnel, en función de los parámetros geométricos del extractor. Con esta información se podrán diseñar los sistemas de ventilación bajo invernadero, así como controlar el flujo del aire conforme a las condiciones requeridas por el cultivo de interés, sin afectar su ciclo de producción e independientemente de la climatología del lugar.

  • English

    To analyze the air flow in the air extraction system installed in a greenhouse, a set of extractors with different number and width of blades, angle of attack of the air and angular velocity was designed. Subsequently, 48 simulations were performed by computational fluid dynamics based on different boundary conditions. The resolution of the three-dimensional model was based on numerically solving Navier-Stokes flow equations by means of a finite volume discretization method. In addition, for each study variant 48 2D images of velocity contours and another 48 in 3D of the output air flow stream lines were obtained, and velocity and pressure curves were built with respect to geometry system and extractor power was estimated. Finally, values of the air opening angle at exit of the extractor and the angle of flow inside the duct were obtained. The objective of this investigation was to apply the simulation by computational fluid dynamics in a greenhouse air extraction system, to later analyze the flow behavior at exit of the tunnel, according to geometric parameters of the extractor. With this information, greenhouse ventilation systems can be designed, as well as control the air flow according to the conditions required by the interest crop, without affecting its growth cycle and regardless of local climatology.