[發明專利]一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法

有效

• 申請號: 202110631988.1
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113326625B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發明（設計）人: 于家伊;崔志強;張鹽安;張文
• 申請（專利權）人: 北京四良科技有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京華清迪源知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 張永維

一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法，通過確定對防風格架進行風洞模型評價的計算域，將防風格架的立柱中心點設置在計算域寬度方向的對稱軸上，預設防風格架的立柱中心點到計算域邊界的距離；對計算域采用非均勻正交曲線網格離散，計算模型中采用虛擬邊界力方法模擬空氣與立柱間相互作用，采用大渦模型進行紊流模擬；根據單位面積上的最大受力及果樹受風力面積范圍計算果樹的受力范圍；根據拖曳計算公式模擬得到的平均拖曳力系數，根據流動雷諾數查表得出立柱的拖曳力系數。本發明能夠根據地域風害特點指導改進性價比合適的防風格架系統，例如確定選用受力抗壓強度不等的水泥立柱或邊桿是否加固三角鐵，提高防風性能，降低成本。

技術領域

本發明涉及果樹種植技術領域，具體涉及一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法。

背景技術

矮化密植蘋果園防風格架主要由支撐柱、地錨、緊箍卡、側緊卡、弓扣卡、錨繩、柱間絲、錨頂絲、柱頂帽等物件組成，縱橫連接，在現代蘋果園里起到支撐、負載、防倒伏等系列作用。

現階段，新建矮化密植蘋果園所用水泥立柱規格多為中間桿70mm*75mm和邊桿90mm*95mm，中間4根鋼絞線或冷拔絲。整個果園立架系統抗風強度不夠，在有些大風地區的果園中出現了折斷、倒伏的現象。

目前，國內防風立架沒有規范的設計，現有地標的使用壽命、抗風能力不確定，沒有一套科學、完整評價的系統。抗風立架是個系統工程，涉及地區、土壤和種植方法，行距寬窄都有影響。每一種材料：水泥桿彈性、鋼絲、地錨深度地科學計算還沒有對應的技術方案，鋼絞線會彎，水泥容易開裂。亟需一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價技術方案。

發明內容

為此，本發明提供一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法，以指導根據地域風害特點改進性價比合適的防風格架系統，解決現有防風格架成本高、防風能力差及使用壽命短的問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法，包括以下步驟：

確定對防風格架進行風洞模型評價的計算域，將防風格架的立柱中心點設置在所述計算域寬度方向的對稱軸上，預設防風格架的立柱中心點到所述計算域邊界的距離；

對所述計算域采用非均勻正交曲線網格離散，配置所述立柱周圍的網格尺寸，計算模型中采用虛擬邊界力方法模擬空氣與立柱間相互作用，采用大渦模型進行紊流模擬；

所述立柱沿氣流流向受力表現為周期性振動，根據單位面積上的最大受力及果樹受風力面積范圍計算果樹的受力范圍；

根據拖曳計算公式模擬得到的平均拖曳力系數，根據流動雷諾數查表得出立柱的拖曳力系數，根據模擬得到的平均拖曳力系數和查表得出的立柱拖曳力系數計算模擬相對誤差。

作為矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法的優選方案，所述采用大渦模型進行紊流模擬過程中，流動雷諾數Re為：

式中，L為流場的特征長度，ν為運動粘性系數，U為來流速度。

作為矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法的優選方案，所述拖曳計算公式為：

模擬得到的平均拖曳力系數C_d為：

式中，F為立柱沿氣流流向受力，ρ為空氣密度，U為來流速度，A為受風力面積。

作為矮化密植蘋果園防風格架風洞模型評價方法的優選方案，所述模擬相對誤差error為：

式中，C_d為平均拖曳力系數，C_查為根據流動雷諾數查表得出立柱的拖曳力系數。