近日，水利土木工程學院王少杰教授團隊在期刊《Computers and Electronics in Agriculture》發表題為“In-situ testing and analysis of aerodynamic characteristics of tomato plants in large-span arched greenhouse”的研究論文。水利土木工程學院2024屆碩士研究生林博為本文第一作者，2022級碩士研究生宋皓然為共同第一作者，王少杰教授、賈艷艷副教授為本文通訊作者，我校魏珉教授、張觀山高級實驗師等參與此項研究。

番茄是重要的水果和蔬菜作物，也是人類飲食中微量營養元素的重要來源，為提高產量和品質多以設施栽培為主。通風降溫是棚室夏季或高溫季節環境調控的重要方面，是設施結構越夏生產必須要面對和解決的產業難題。伴隨著跨度的增加，拱棚的通風降溫效能逐漸降低，且室內種植作物的氣動特性會顯著影響設施內的風熱環境，精確表征作物的氣動特性具有重要意義。本文研制了一種便攜可快速原位搭建的小型直流式風洞并提出了相應的測試方法，通過原位測試得到了設施番茄植株在不同生長階段不同分區的阻力系數，并建立了阻力系數與葉面積密度之間的函數關系，構建了不同生長階段設施番茄植株的氣動模型，為精確表征設施番茄氣動特性提供了依據。

圖1.設施番茄氣動特性原位測試與表征

本文還以真實大跨度拱棚為背景，融合設施結構與番茄植株的氣動特性開展了多場耦合仿真分析和現場測試驗證。研究表明，設施番茄對氣流的阻礙作用十分明顯，尤其是對作物生長區的通風降溫影響顯著，氣流同時受到作物的阻礙作用和兩側通風口的壓迫效應。以農業生產為背景，驗證了打葉子對改善棚內通風降溫、提高作物品質的有益作用，氣流由單通道流動轉變為雙通道流動，且原有高溫區得到緩解，揭示了農藝管理措施“打葉子”對改善棚內微氣候的作用機制。

圖2.融合設施結構與番茄植株的多場耦合仿真分析

該研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金的資助，學校高性能計算平臺提供了算力支持。

論文鏈接：https://authors.elsevier.com/a/1kNF5cFCSbIiL

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波