Agronomie 22 (2002) 3-19
DOI: 10.1051/agro:2001006

Using CFD to model the internal climate of greenhouses: past, present and future

Sven Reichrath and Tom W. Davies

School of Engineering and Computer Science, Department of Engineering, University of Exeter, Harrison Building, North Park Road, EX4 4QF, Exeter, UK

(Received 3 January 2001; revised 4 June 2001; accepted 3 July 2001)

Abstract
Computational fluid dynamics (CFD) is now a mature engineering design tool and is increasingly being utilised in various horticultural and agricultural studies. This paper presents a comprehensive review of the state-of-the-art in the application of CFD for modelling the interaction between the internal climate of glasshouses with external weather conditions and environmental control settings. The first published work in this area by Okushima et al. (1989) was concerned with the behaviour of a small glasshouse with simple boundary conditions. Subsequent published work has related to more complex and realistic situations and at the present time the authors are engaged in building a comprehensive fully three dimensional model of a full-scale commercial Venlo-type glasshouse. The paper presents all the main conclusions to be derived from the present body of published material along with the latest results of the authors' own research programme and points to the direction of future developments in the area of glasshouse control and optimised performance.

Résumé
Utilisation d'un logiciel de mécanique des fluides (CFD) pour modéliser le climat à l'intérieur des serres : passé, présent et futur. Les logiciels de mécanique des fluides (CFD) sont maintenant des outils au point pour les études d'engineering et sont de plus en plus utilisés en horticulture et en agriculture. Cet article présente une revue d'ensemble de l'état de l'art pour les applications de CFD à la modélisation de l'interaction entre le climat intérieur des serres avec les conditions climatiques extérieures et les réglages de contrôle de l'environnement. Le premier travail publié par Okushima et al. (1989) s'intéressait au comportement d'une petite serre avec de simples conditions aux limites. Les travaux publiés par la suite se sont intéressés à une situation plus complexe et plus proche de la réalité et, à l'heure actuelle, les auteurs se sont engagés dans la constructions d'un modèle tridimensionnel global à l'échelle réelle d'une serre commerciale de type Venlo. L'article présente les principales conclusions qui peuvent être tirées de l'ensemble des publications ainsi que les résultats du propre programme de recherche des auteurs et les orientations pour les futurs développement dans le domaine de contrôle des serres et de l'optimisation de leurs performances.

Key words: Computational Fluid Dynamics (CFD) / modelling / greenhouse / internal climate

Mots clés : logiciel de mécanique des fluides (CFD) / modélisation / serre / climat intérieur

Correspondence and reprints: Sven Reichrath
    e-mail: S.Reichrath@exeter.ac.uk

Communicated by Gérard Guyot (Avignon, France)

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