undefined

Large Eddy Simulation of environmental impacts on mass transport in laboratory-scale vertical farm

Julkaisuvuosi

2026

Tekijät

Ashnani, Ali A.; Laitinen, Alpo; Karimkashi, Shervin; Vuorinen, Ville; Kotilainen, Titta; Näkkilä, Juha; Herranen, Pasi; Kaario, Ossi

Abstrakti:

The impact of environmental factors on airflow and mass transport within a laboratory-scale vertical farm is investigated using Computational Fluid Dynamics. Large Eddy Simulation models complex airflow behaviour, while solving enthalpy and mass transport equations yields temperature, humidity, and CO2 concentration. The Eulerian-Lagrangian approach simulates the free-fall of water droplets in the dehumidifier-cooling system. Humidity and CO2 consumption/production by plants and utilities are modelled as volumetric sources/sinks. An experimental campaign is conducted to measure temperature, relative humidity, and CO2 above cultivation beds, validating the numerical setup with mean absolute errors of 0.8%, 2.2%, and 3.9%, respectively. Analysing the airflow shows that the free fall of droplets is the dominant mechanism driving airflow characteristics. We investigate the effects of wall confinement, number of lamps, and location of lamps on the mass transport. Curtains were used to divide each cultivation bed into three regions to assess the wall confinement effect. Results show the overall adverse effect of curtains on mass transport. In more detail, mass transport is enhanced when the curtains and streamlines are aligned parallel, whereas it is reduced when they are perpendicular. Increasing the number of operative lamps improves the uniformity of mass distribution on the upper cultivation beds due to a stronger positive buoyancy. Positioning lamp-induced buoyant flow within the droplet’s lateral momentum injection zone further enhances vertical mass transport. These findings highlight the impact of environmental factors on mass transport, offering insights for more efficient designs of indoor vertical farms.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Luonnonvarakeskus

Näkkilä Juha

Kotilainen Titta Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli:

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

256

Artikkelinumero

127964

Sivut

15 p.

Julkaisu­foorumi

58491

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Kustantajan version lisenssi

CC BY

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Muu tekniikka

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdistynyt kuningaskunta

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.ijheatmasstransfer.2025.127964

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä