试验和测试通常是确定传感器合理布置位置的唯一途径。这种方法局限性大，缺乏理论基础。正确合理的传感器布置位置有利于监测微型植物工厂的气候环境参数变化，而最优传感器布置位置可以有效改善微型植物工厂监测精度和控制效果，合理地减少传感器数量。

举报信称，江苏延申狂苗事件不但没有被公布、召回和追究责任，反而获得了价值过亿元的甲流疫苗订单。2009年5月、11月，江苏延申顺利转让50.77%的股份给了先声药业。

计算流体力学 （Computational Fluid Dynamics，CFD）能够准确预测微型植物工厂内部微气候环境状况并提供仿真结果，这将有助于在微型植物工厂内部找到最佳的传感器布置位置。笔者以实验室搭建的微型植物工厂模型作为研究对象，借助CFD仿真软件，参照实物模型相关参数，在合理假设的基础上建立仿真模型，对微型植物工厂内部环境进行仿真模拟，根据模拟结果选择合适的热源位置，并对单热源最佳位置和监测点位置进行仿真分析，确定温度传感器最优布置位置。

近年来，我公司研制生产的型号产品主要包括宇航系列发射平台、导弹武器地面设备等，各型号产品中很多零部件产品由于使用环境特殊，对产品表面硬度（淬硬层）或局部硬度（淬硬层）有特殊要求，所以需要对产品表面或局部进行表面淬火。但因中高频感应淬火感应器制作难以满足形状较为复杂的淬火部位（如图1所示产品淬火部位燕尾槽、S形槽形状），且采用目前公司内表面淬火方法不容易保证产品淬硬层深度1mm左右的技术要求。

1 CFD的基础理论

1.1 基本控制方程组

1.1.1 质量守恒方程

微型植物工厂内部空气为牛顿流体，可视为不可压缩均质流体[1]。选择布辛涅斯克 （Boussinesq）假设[2]，即密度的变化并不显著改变流体的性质，可知不可压缩均质流体的质量守恒方程为

 

在生长区选择监测点，并排除边缘效应影响[5]。设定生长区高度为0.4 m~0.8 m，平面分别设为y=0.4 m （平面a）、y=0.6 m （平面b）和y=0.8 m （平面c），且各设置5个监测点。平面a中监测点在xOz坐标系中的位置分布见第66页图3。平面b与平面c中监测点的位置分布同理。

1.1.2 动量守恒方程

4）边界条件及其初始参数设置 （见表1）。

 

式中：ρ为流体密度；为流体速度矢量；α为气体热膨胀系数；ρref为该参考温度下的空气密度；T为当地温度，K；Tref为参考温度，K。

1.1.3 能量守恒方程

1）微型植物工厂物理模型的基本假设包括3个方面：一是内部气体为不可压缩均质流体，且满足Boussinesq假设；二是近壁面处流体速率为零；三是热风机送风温度恒定。

 

1.2 湍流模型数值计算

随着电网规模增大，原有线路的开口T接日渐增多，随意的开口T接给OPGW光缆带来一定危害，引起其抗机械强度、接续盒防腐水平和密封性能的下降。个别光缆线路的接续盒安装不正确，未固定在输电铁塔主材上。若遭遇台风或寒潮，安装不合格，容易引起震动，导致接续盒内纤芯散落光缆损耗增加甚至造成断纤事故[3]。在输电工程前期设计阶段，应增大对路径的严格审查，尽量避免随意开口和T接的产生。在日常巡视阶段，需加强对接续盒的安全检查，掌握最新资料，发现问题，及时更换补强，以提高OPGW光缆的使用寿命和保护能力。

 

式中：xi，yi为坐标分量；Ui，Uj为速度分量；ut为湍流黏度系数；v为运动黏度系数；E为时均应变张力；σk，σε，c2均为经验常数，σk=1.0，σε=1.2，c2=1.92。

2 微型植物工厂的物理模型与数值模拟模型

2.1 微型植物工厂的物理模型及其简化

由于Boussinesq假设忽略了黏性耗散的影响，因此ST=0，其能量守恒方程为

2）微型植物工厂物理模型的简化原则包括4个方面：一是培养箱与工作箱相互独立，气密性良好，加热过程中忽略彼此间影响；二是忽略通风口及内部复杂设备，仅考虑热风机；三是内部植物生长区的平均温度为计算温度；四是通过实测，将微型植物工厂和热风机简化为立方体。

2.2 微型植物工厂的数值模拟模型

1）选择计算域。选择微型植物工厂内部空间作为计算域进行三维仿真 （见图1）。计算域尺寸为2 m×2 m×1 m，热风机尺寸为0.4 m×0.4 m×0.2 m，进出风口尺寸为0.4 m×0.2 m。

  

图1 微型植物工厂的计算域示意图

2）网格划分。使用流体力学模拟基础软件Gambit划分网格 （见图2）。选择网格架构为结构化网格，步长为0.5，类型为Hex，形式为Submap。

  

图2 微型植物工厂的计算域网格划分示意图

3）CFD参数设置。一是计算模型方面，激活能量模型，选用可实现k-ε模型与增强型壁面函数（EWT）；二是操作环境方面，取g=9.81 m/s2，方向为y轴负方向；三是材料物性方面，培养箱壁面材料选用玻璃，其密度为2 220 kg/m3，比热容为830 J/（kg·℃），导热率为 1.15 W/（m·℃），热风机壁面材料选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 （Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymers，ABS） 树脂，密度为 1 050 kg/m3，比热容为 1 591 J/（kg·℃），导热率为 0.25 W/（m·℃）。

由于微型植物工厂内部空气可视为不可压缩均质流体[2]，因此其动量守恒方程为

 

表1 边界条件及其初始参数设置

  

5）求解器参数设置。采用SIMPLEC二阶迎风格式，设定内部初始温度为288.15 K。

建立模型的主要目的是提高粮食供求体系的可持续性，因此需要考虑以下方面：（1）估计当地土地的环境承载能力。（2）如何在规划用地上加强农村供应和城市需求之间的联系。（3）如何制定合理的城市政策，并以此降低突发事件对市场规模和当地生产规模的影响。（4）如何提高农业、分销和市场的效率。（5）如何建立社会代谢平衡的城市以及加强城市周边和农村功能上的联系。

加热时微型植物工厂内部可视为湍流运动[3]。湍流模型数值计算方法选用雷诺平均纳维-斯托克斯方程 （Reynolds Average Navier-Stokes equations，RANS）方法[4]；湍流模型选用可实现性k-ε模型，对应湍流动能k和耗散率ε的输运方程分别为

3 微型植物工厂温度场的仿真分析

3.1 温度场的均匀性指标

3.1.1 监测点设置

式中：u为x方向的速度分量；v为y方向的速度分量；w为z方向的速度分量。

式中：J为所有监测点的标准差；N为监测点个数；为所有监测点的平均温度；Ti为监测点i的温度。

  

图3 平面a中监测点设置示意图

3.1.2 均匀性指标

采用15个监测点温度的标准差衡量温度场均匀性好坏，标准差越小，则均匀性越好。均匀性指标为

 

生长区平均温度即15个监测点的平均温度。在仿真中，需要监测15个监测点温度的平均值、标准差、最小值及最大值。

3.2 热风机布置位置对温度场均匀性的影响

3.2.1 热风机最佳布置位置的选择

采用通用CFD软件Fluent模拟热风机位置的4种布置方案 （见图4）了解不同目标温度时微型植物工厂内部温度场分布情况，其中方案1是布置在侧壁面距地高度0.8 m处；方案2是布置在侧壁面距地高度0.4 m处；方案3是布置在底面距侧壁0.4 m处；方案4是布置在底面中心位置，距侧壁1.0 m处。4种布置方案分为两类，一类布置 在侧壁面距地高度0.8 m或0.4 m处，沿y轴负方向送风；另一类布置在底面距侧壁0.4 m或1.0 m处，沿x轴负方向送风。目标温度分别取298.15 K，300.15 K，302.15 K，热风机位置4种布置方案的仿真结果见表2。

  

图4 热风机位置的4种布置方案

 

表2 热风机位置4种布置方案的仿真结果 （K）

  

由表2可知3个方面的规律：一是不同目标温度时，生长区最大温差和标准差的变化趋势基本一致。热风机布置在侧壁面时，随着高度的下降，最大温差和标准差均下降；布置在底面时，二者下降趋势不明显。二是相同目标温度时，热风机布置在底面时比布置在侧壁面时的最大温差和标准差小，内部温度场均匀性较好。三是针对同一方案，不同目标温度时，随着温度的上升，生长区最大温差和标准差开始下降，而内部均匀性上升。目标温度取302.15 K时，方案4的均匀性最好，此时最大温差为1.15 K，标准差为0.32。最终得出，方案4中热风机布置位置较合理，便于设置传感器。

3.2.2 热风机最佳布置位置时传感器的布置

热风机布置在底面时，虽然出风口处与回风口处温度变化梯度较大，但是对生长区温度均匀性影响较小。选用方案4，比较生长区温度场与上壁面、下壁面温度场分布，选取温度分布均匀的区域布置传感器。设置若干个水平截面，其中部分截面的温度场分布见第67页图5。

在新入职实习生中物色并培训观察员,暗中观察记录。判断参照WHO“手卫生5个时刻”(手卫生指征),用速干手消或流动水洗手。手卫生依从率=实际手卫生数/应进行手卫生数×100%

随着高度的上升，左侧高温区域的温度呈下降趋势。在靠近壁面边界的极小区域温度较低，但不影响生长区温度场均匀性。水平截面y=0.2 m和y=0.4 m，中部出现多个温度区域，温度场均匀性明显较差；随着高度的上升，中部低温区域面积逐渐减小；当高度达到0.5 m时，两块低温区域基本消失；当高度达到0.6 m时，右侧开始出现高温区域，温度场均匀性开始下降。

缩小截面间距，比较水平截面y=0.5 m和y=0.55 m的温度场均匀性。截面中部区域温度场均匀性的差异体现在回风口一侧边缘的低温区域，截面最大温差分别为2.16 K和2.15 K，相邻等温线的温差分别为0.56 K和0.54 K。在水平截面y=0.55 m上，生长区温度场均匀性最好，且形成的温度区域最少。由于出风口处温度较高，造成热风机所在高度以下区域温度较高、温差较大，因此可知在垂直面布置传感器不合理，应在水平面布置。若考虑内部作物位置，则传感器布置时，应在水平截面y=0.55 m上的居中位置合理选点。仿真实验也验证了传感器应尽可能在居中位置布置的做法。

首先将新发现的软件缺陷录入到系统中，然后利用该系统对软件缺陷进行统计分析，一方面可以利用建立的缺陷统计模型和缺陷分析模型对软件缺陷进行分析统计，如软件问题按严重性等级统计等。同时，也可以利用基于ODC的分析统计模型对软件缺陷进行分析统计，如软件问题按缺陷目标统计、按缺陷影响统计等。

1.2.1.1 患者评估 入院当天即由专责护士进行评估，主要评估内容有:①患者的一般情况，包括年龄、职业、文化程度和生活习惯，评估患者接受新知识的能力和心态，制定相应的护理和健康教育计划;②自觉症状包括肩背部酸胀不适、颈部僵硬不灵活、眩晕和头痛等;③日常生活情况，包括枕头高度及软硬、睡眠时间、睡眠质量和用电脑习惯等;④学习习惯，包括看书时间、背包方式和上网习惯等;⑤平时运动情况，包括外伤和体育活动习惯等。

 

  

图5 部分截面的温度场分布云图

4 结束语

笔者借助CFD仿真软件对温度环境进行模拟，定性考虑内部温度场分布，将传感器布置在生长区温度场均匀性良好的居中位置，可以提高传感器的精确性，并减少其使用数量。由于微型植物工厂自身保温能力有限，内部微环境易受外界环境变化影响，通过温度场分布云图会发现仅考虑热风机时，出风口、回风口两侧区域温差大，因此为了更精确地布置传感器，可考虑增设内循环风扇，控制内部微气候的实时变化。

参考文献：

[1]程秀花.温室环境因子时空分布CFD模型构建及预测分析研究[D].镇江:江苏大学,2011.

[2]谭胜男.基于CFD的现代化温室环境数值模拟与优化研究[D].南京:南京农业大学,2013.

[3]罗孟德,贾鹤鸣,赵文科,等.微型植物工厂营养液循环控制系统设计[J].科技创新与生产力,2017(5):70-74.

[4]贾鹤鸣,宋文龙.基于松弛序列法的温室传感器优化布置研究[J].森林工程,2015,31(5):82-85.

[5]贾鹤鸣,朱传旭,宋文龙,等.基于嵌入式控制器的微型植物工厂系统设计[J].森林工程,2017,33(4):58-64.