通风情况下的日光温室湿度分布模型,利用三维热传导和三大守恒定律实现,输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、植物蒸腾参数、土壤温湿度、空气流动速度、降水量、大气辐射、水蒸气含量等等,输出湿度分布图。matlab 正确的代码实现案例

时间: 2023-10-20 14:14:15 浏览: 53
这是一个非常复杂的模型,需要对热传导、空气流动、植物蒸腾、土壤水分等多个因素进行建模和求解,需要用到数值方法和计算流体力学等相关技术。以下是一个简化的示例代码,仅供参考。 ```matlab % 温室结构参数 Lx = 10; % 温室长度 Ly = 5; % 温室宽度 Lz = 3; % 温室高度 dx = 0.1; % 空间步长 dy = 0.1; dz = 0.1; Nx = Lx/dx; % 空间网格数 Ny = Ly/dy; Nz = Lz/dz; kx = 1; % 墙体导热系数 % 植物蒸腾参数 E = 0.1; % 植物蒸腾率 h = 1; % 植物高度 D = 0.1; % 植物叶片直径 sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数 % 土壤参数 Tsoil = 20; % 土壤温度 theta = 0.5; % 土壤含水率 % 大气参数 Tair = 25; % 大气温度 RH = 0.5; % 相对湿度 v = 1; % 空气流速 P = 101325; % 大气压强 R = 287; % 干空气气体常数 Cp = 1000; % 干空气比热容 Lv = 2.5e6; % 水蒸气潜热 eps = 0.622; % 水蒸气比例常数 % 辐射参数 I = 1000; % 太阳辐射强度 alpha = 0.3; % 温室反射率 epsilon = 0.9; % 温室内部表面辐射发射率 sigma_air = 1.5; % 空气对流换热系数 % 初始化温度和湿度 T = Tair*ones(Nx,Ny,Nz); % 温度 RH = RH*ones(Nx,Ny,Nz); % 相对湿度 Pv = RH.*exp(54.842763 - 6763.22./T - 4.210 .* log(T) + 0.000367.*T + tanh(0.0415.*(T - 218.8)).*(53.878 - 1331.22./T - 9.44523.*log(T) + 0.014025.*T)); % 水蒸气压力 Pd = P - Pv; % 干空气压力 rho = Pd./(R.*(T+273)); % 干空气密度 C = rho.*Cp; % 干空气比热容 q = eps.*Pv./(Pd + eps.*Pv); % 水蒸气比例 % 迭代求解 for iter = 1:1000 % 计算热传导 Tx = (T(2:end,:,:) - T(1:end-1,:,:))/dx; Ty = (T(:,2:end,:) - T(:,1:end-1,:))/dy; Tz = (T(:,:,2:end) - T(:,:,1:end-1))/dz; qx = -kx*Tx; qy = -kx*Ty; qz = -kx*Tz; q_total = qx(:,1,:) + qx(:,end,:) + qy(1,:,:)' + qy(end,:,:)' + qz(:,:,1)' + qz(:,:,end)'; T(2:end-1,:,:) = T(2:end-1,:,:) + q_total./(C(2:end-1,:,:)*dx^2); T(:,2:end-1,:) = T(:,2:end-1,:) + q_total./(C(:,2:end-1,:)*dy^2); T(:,:,2:end-1) = T(:,:,2:end-1) + q_total./(C(:,:,2:end-1)*dz^2); % 计算植物蒸腾 Rn = (1-alpha)*I - sigma*epsilon*(T.^4 - Tair^4); % 净辐射 gamma = 0.665e-3*P; % 大气压强和水汽分压的比值 es = exp(10.79574*(1 - 273.16./T) - 5.028*log10(T./273.16) + 1.50475e-4*(1 - 10^(-8.2969*(T/273.16 - 1))) + 0.42873e-3*(10^(4.76955*(1 - 273.16./T)) - 1) + 0.78614); % 饱和水汽压力 ea = RH.*es; % 实际水汽压力 delta = 4098*es./(T+237.3).^2; % 斜率 et = (0.408*Rn + gamma*900./(T+273).*v.*(es-ea))./(delta+gamma.*(1+0.34*v)); % 潜在蒸发量 E = min(E,et); % 实际蒸腾量 rho_air = P./(R.*(T+273.16)); % 空气密度 C_air = rho_air.*Cp; % 空气比热容 h_air = (h+D/2)*ones(Nx,Ny,Nz); % 空气高度 h_air(1,:,:) = 0; h_air(end,:,:) = 0; % 温室两侧为开口 h_air(:,1,:) = 0; h_air(:,end,:) = 0; h_air(:,:,1) = 0; h_air(:,:,end) = 0; T_air = T; % 空气温度 q_air = q; % 空气湿度 for i = 1:Nx for j = 1:Ny for k = 1:Nz if h_air(i,j,k) <= h T_air(i,j,k) = (T_air(i,j,k)*C_air(i,j,k) + E*rho_air(i,j,k)*Lv)/(C_air(i,j,k) + E*rho_air(i,j,k)*Lv); q_air(i,j,k) = q_air(i,j,k) + E./(v*dx*dy)*Lv./(C_air(i,j,k) + E*rho_air(i,j,k)*Lv); end end end end T = (T.*C + T_air.*C_air)./(C + C_air); % 平均温度 q = (q.*rho + q_air.*rho_air)./(rho + rho_air); % 平均湿度 % 计算土壤温湿度 theta_soil = (1 - theta)*Tsoil + theta*T; % 土壤平均温度 q_soil = eps*Pv./(P - Pv); % 土壤平均湿度 % 计算大气辐射 Q = I*(1-alpha); % 温室内吸收的太阳辐射 Q_out = sigma*epsilon*(T.^4 - Tair^4); % 温室内表面向外发射的辐射 Q_air = sigma_air*(T - Tair); % 空气对流换热 Q_total = Q - Q_out + Q_air; T = T + Q_total./(C*dx*dy*dz); % 计算湿度 Pv = q./(q+1).*(P-Pd); % 水蒸气压力 RH = Pv./es; % 相对湿度 end % 输出湿度分布图 [x,y,z] = meshgrid(0:dx:Lx,0:dy:Ly,0:dz:Lz); scatter3(x(:),y(:),z(:),10,RH(:)); ```

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