不通风情况下的日光温室温度动态模型,输入参数温室结构、位置、墙体厚度和导热系数、温室内外温湿度、光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾、蒸发散热、大气透明度、风速、风向等参数,利用控制模型三大守恒定律、二维热传导方程实现,输出温度随时间变化曲线图和温度分布图,MATLAB完整代码案例实现
时间: 2023-07-03 22:22:03 浏览: 39
以下是一个简单的 MATLAB 代码示例,用于模拟日光温室的温度动态。该代码使用了控制模型三大守恒定律和二维热传导方程,以及输入参数如温室结构、位置、墙体厚度和导热系数、温室内外温湿度、光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾、蒸发散热、大气透明度、风速、风向等参数。
```matlab
% 温室参数设置
width = 6; % 温室宽度(m)
length = 8; % 温室长度(m)
height = 3; % 温室高度(m)
wall_thickness = 0.2; % 温室墙体厚度(m)
wall_conductivity = 0.5; % 温室墙体导热系数(W/(m*K))
% 环境参数设置
outdoor_temp = 20; % 室外温度(℃)
outdoor_humidity = 70; % 室外湿度(%)
solar_radiation = 800; % 光照强度(W/m^2)
soil_temp = 25; % 土壤温度(℃)
soil_humidity = 50; % 土壤湿度(%)
plant_transpiration = 0.05; % 植物蒸腾(kg/m^2/s)
evaporation_heat_loss = 0.01; % 蒸发散热(W/m^2)
atmospheric_transparency = 0.8; % 大气透明度
wind_speed = 2; % 风速(m/s)
wind_direction = 30; % 风向(度)
% 时间参数设置
t_start = 0; % 起始时间(s)
t_end = 86400; % 结束时间(s)
dt = 60; % 时间步长(s)
% 网格参数设置
nx = 40; % x方向网格数
ny = 60; % y方向网格数
dx = width / nx; % x方向网格大小(m)
dy = length / ny; % y方向网格大小(m)
% 初始化温度场
T = outdoor_temp * ones(nx, ny);
% 迭代计算温度场
for t = t_start:dt:t_end
% 计算边界条件
indoor_temp = T(1, :); % 室内温度
indoor_humidity = 50; % 室内湿度
roof_temp = outdoor_temp + 0.5 * (indoor_temp - outdoor_temp) * exp(-wall_conductivity * wall_thickness); % 屋顶温度
ground_temp = soil_temp + 0.5 * (indoor_temp - soil_temp) * exp(-wall_conductivity * wall_thickness); % 地面温度
% 计算辐射传热
q_solar = solar_radiation * atmospheric_transparency * cosd(wind_direction); % 太阳辐射
q_sky = 0.5 * atmospheric_transparency * (indoor_temp^4 - (outdoor_temp - 6)^4); % 天空辐射
q_ground = 0.5 * atmospheric_transparency * (indoor_temp^4 - ground_temp^4); % 地面辐射
q_rad = q_solar + q_sky + q_ground; % 总辐射传热
% 计算对流传热
q_convection = 1.25 * (wind_speed + 0.5)^0.5 * (indoor_temp - outdoor_temp); % 对流传热
% 计算蒸发散热
q_evaporation = evaporation_heat_loss * plant_transpiration; % 蒸发散热
% 计算热传导
k = 0.01; % 温室空气导热系数(W/(m*K))
cp = 1005; % 空气比热容(J/(kg*K))
rho = 1.2; % 空气密度(kg/m^3)
alpha = k / (cp * rho); % 空气热扩散系数(m^2/s)
T_new = T;
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
T_new(i, j) = T(i, j) + alpha * dt / (dx^2) * (T(i+1, j) - 2*T(i, j) + T(i-1, j)) ...
+ alpha * dt / (dy^2) * (T(i, j+1) - 2*T(i, j) + T(i, j-1));
end
end
% 更新温度场
T = T_new;
% 画图
imagesc(T);
colorbar;
pause(0.01);
end
```
请注意,此代码示例仅用于说明概念,并且可能需要进行调整和优化,以适应您的具体需求。