不通风情况下的日光温室湿度模型,利用湍流模型与热传导原理实现。输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、政法散热系数、土壤温湿度、植物蒸腾参数、风速、降水量、水蒸气含量等等参数,利用matlab代码实现案例
时间: 2023-12-13 17:05:29 浏览: 31
这是一个比较复杂的模型,需要考虑很多因素。下面是一个简单的湍流模型和热传导模型的实现,你可以根据自己的具体需求进行修改和完善。
首先,我们需要定义一些常量和变量:
```matlab
% 定义常量
sigma = 5.67e-8; % Stefan–Boltzmann常数
Cp = 1005; % 空气比热容
g = 9.81; % 重力加速度
Lv = 2.5e6; % 水的汽化潜热
Rd = 287; % 干空气气体常数
Rv = 461; % 水蒸气气体常数
T0 = 273.15; % 绝对零度
% 定义变量
T = zeros(Nx, Ny); % 温度
q = zeros(Nx, Ny); % 水蒸气含量
u = zeros(Nx, Ny); % 风速
P = zeros(Nx, Ny); % 气压
```
其中,Nx和Ny表示温室的网格数。
接下来,我们可以根据输入参数初始化温室的环境:
```matlab
% 初始化温室环境
P = P0 * exp(-g * h / (Rd * T0)); % 气压
rho = P / (Rd * T0); % 空气密度
q = q0; % 初始水蒸气含量
T = T0 + Tsoil; % 土壤温度
```
其中,P0和h分别表示海平面气压和温室海拔高度,q0表示初始水蒸气含量,Tsoil表示土壤温度。
然后,我们可以根据输入参数计算植物蒸腾:
```matlab
% 计算植物蒸腾
E = alpha * LAI * Cp * rho * (esat(T) - e) / Lv;
```
其中,alpha表示植物蒸腾系数,LAI表示叶面积指数,esat表示饱和水蒸气压,e表示实际水蒸气压。
接下来,我们可以根据输入参数计算边界条件:
```matlab
% 计算边界条件
q(1,:) = q0; % 左侧边界
q(Nx,:) = q0; % 右侧边界
q(:,1) = q0; % 下侧边界
q(:,Ny) = q0; % 上侧边界
T(1,:) = T0 + Tair; % 左侧边界
T(Nx,:) = T0 + Tair; % 右侧边界
T(:,1) = T0 + Tsoil; % 下侧边界
T(:,Ny) = T0 + Tsky; % 上侧边界
```
其中,Tair表示室内空气温度,Tsky表示天空温度。
接下来,我们可以利用湍流模型和热传导模型计算温室内部的温度和水蒸气含量:
```matlab
% 计算温室内部温度和水蒸气含量
for i = 2:Nx-1
for j = 2:Ny-1
% 计算湍流热通量
H = rho(i,j) * Cp * u(i,j) * (T(i+1,j) - T(i,j)) / dx;
H = H - rho(i,j) * Cp * u(i-1,j) * (T(i,j) - T(i-1,j)) / dx;
H = H + rho(i,j) * Cp * u(i,j) * (T(i,j+1) - T(i,j)) / dy;
H = H - rho(i,j) * Cp * u(i,j-1) * (T(i,j) - T(i,j-1)) / dy;
% 计算水蒸气通量
L = rho(i,j) * Lv * u(i,j) * (q(i+1,j) - q(i,j)) / dx;
L = L - rho(i,j) * Lv * u(i-1,j) * (q(i,j) - q(i-1,j)) / dx;
L = L + rho(i,j) * Lv * u(i,j) * (q(i,j+1) - q(i,j)) / dy;
L = L - rho(i,j) * Lv * u(i,j-1) * (q(i,j) - q(i,j-1)) / dy;
% 计算温度和水蒸气含量的变化量
dT = dt / (rho(i,j) * Cp * dx * dy) * (H + Lv / Rv * L + sigma * (Tsky^4 - T(i,j)^4));
dq = dt / (rho(i,j) * dx * dy) * (L - E);
% 更新温度和水蒸气含量
T(i,j) = T(i,j) + dT;
q(i,j) = q(i,j) + dq;
end
end
```
其中,dx和dy分别表示网格大小,dt表示时间步长。
最后,我们可以输出温室内部的温度和水蒸气含量:
```matlab
% 输出温度和水蒸气含量
disp(T);
disp(q);
```
这个模型还有很多可以改进的地方,比如考虑辐射传热、对流传热等因素。不过这个简单的模型已经可以满足一些基本需求了。