通风情况下的日光温室湿度分布模型,用二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,输出湿度随时间变化曲线图以及湿度分布图。matlab 实现案例

时间: 2023-10-20 10:21:56 浏览: 34
这是一个非常复杂的模型,需要多个参数和方程。以下是一个基本的实现案例,仅供参考。 首先,我们需要定义一些常数和参数,例如温室结构、大小、墙体导热系数等等。然后,我们需要定义初始条件,例如温湿度分布、植物蒸腾率、土壤温湿度等等。最后,我们需要定义方程组,包括二维热传导方程、水汽传输方程、能量守恒方程和质量守恒方程。 以下是一个简单的 MATLAB 实现案例: ```matlab % 温室结构和大小 L = 10; % 温室长度(单位:m) W = 5; % 温室宽度(单位:m) H = 3; % 温室高度(单位:m) % 墙体导热系数 k = 0.1; % 墙体导热系数(单位:W/m*K) % 初始条件 T0 = 20; % 温度(单位:℃) RH0 = 0.6; % 相对湿度(单位:%) q0 = 0.01; % 水蒸气含量(单位:kg/kg) ET0 = 0.1; % 植物蒸腾率(单位:mmol/m^2/s) Ts0 = 20; % 土壤温度(单位:℃) RHs0 = 0.8; % 土壤相对湿度(单位:%) % 时间步长和总时间 dt = 60; % 时间步长(单位:s) t_end = 24*3600; % 总时间(单位:s) % 空气流动速度 v = 0.1; % 空气流动速度(单位:m/s) % 降水量和大气辐射 P = 0; % 降水量(单位:mm) Rn = 0; % 大气辐射(单位:W/m^2) % 空气密度和比热容 rho = 1.2; % 空气密度(单位:kg/m^3) cp = 1000; % 空气比热容(单位:J/kg*K) % 水蒸气密度和比热容 rhoq = 0.622*RH0*6.112*exp(17.67*T0/(T0+243.5))/(R*T0); % 水蒸气密度(单位:kg/m^3) cpq = 1860 + 1000*T0; % 水蒸气比热容(单位:J/kg*K) % 土壤密度和比热容 rhos = 1.5*10^3; % 土壤密度(单位:kg/m^3) cps = 800; % 土壤比热容(单位:J/kg*K) % 热传导率和热阻 lambda = 0.5; % 热传导率(单位:W/m*K) R = L/(k*W*H); % 热阻(单位:K/W) % 空气温度和湿度 T = ones(L,W)*T0; % 空气温度(单位:℃) RH = ones(L,W)*RH0; % 相对湿度(单位:%) q = ones(L,W)*q0; % 水蒸气含量(单位:kg/kg) % 土壤温度和湿度 Ts = ones(L,W)*Ts0; % 土壤温度(单位:℃) RHs = ones(L,W)*RHs0; % 土壤相对湿度(单位:%) % 植物蒸腾率 ET = ones(L,W)*ET0; % 植物蒸腾率(单位:mmol/m^2/s) % 时间循环 for t = dt:dt:t_end % 空气温度和湿度的偏微分方程 for i = 2:L-1 for j = 2:W-1 T(i,j) = T(i,j) + dt/(rho*cp*(1+0.61*q(i,j)))*(lambda*(T(i+1,j)-2*T(i,j)+T(i-1,j)+T(i,j+1)-2*T(i,j)+T(i,j-1))-rho*cp*v*(T(i+1,j)-T(i-1,j))/(2*L)+Rn*dt/(rho*cp*H*W)+ET(i,j)/rho/cp/H/W); RH(i,j) = RH(i,j) + dt/(rhoq*cpq)*(lambda*(RH(i+1,j)-2*RH(i,j)+RH(i-1,j)+RH(i,j+1)-2*RH(i,j)+RH(i,j-1))-rho*cp*v*(RH(i+1,j)-RH(i-1,j))/(2*L)+ET(i,j)/(rhoq*cpq*H*W)-q(i,j)*ET(i,j)/(rhoq*cpq*H*W)-P*dt/(rhoq*cpq*H*W)); q(i,j) = 0.622*RH(i,j)*6.112*exp(17.67*T(i,j)/(T(i,j)+243.5))/(R*T(i,j)); end end % 土壤温度和湿度的偏微分方程 for i = 1:L Ts(i,1) = Ts(i,1) + dt/(rhos*cps*(1+0.61*q(i,1)))*(lambda*(Ts(i,2)-Ts(i,1))-Rn*dt/(rhos*cps*H)+ET(i,1)/(rhos*cps*H*W)); RHs(i,1) = RHs(i,1) + dt/(rhoq*cpq)*(lambda*(RHs(i,2)-RHs(i,1))-ET(i,1)/(rhoq*cpq*H*W)-q(i,1)*ET(i,1)/(rhoq*cpq*H*W)-P*dt/(rhoq*cpq*H*W)); Ts(i,W) = Ts(i,W) + dt/(rhos*cps*(1+0.61*q(i,W)))*(lambda*(Ts(i,W-1)-Ts(i,W))-Rn*dt/(rhos*cps*H)+ET(i,W)/(rhos*cps*H*W)); RHs(i,W) = RHs(i,W) + dt/(rhoq*cpq)*(lambda*(RHs(i,W-1)-RHs(i,W))-ET(i,W)/(rhoq*cpq*H*W)-q(i,W)*ET(i,W)/(rhoq*cpq*H*W)-P*dt/(rhoq*cpq*H*W)); end % 植物蒸腾率的偏微分方程 for i = 2:L-1 for j = 2:W-1 ET(i,j) = ET(i,j) + dt*(1/(1+0.61*q(i,j)))*(RH(i,j)-RHs(i,j))/(0.622*RH(i,j)); end end % 绘制湿度分布图 figure(1); surf(RH); xlabel('Width (m)'); ylabel('Length (m)'); zlabel('Relative Humidity (%)'); title(sprintf('Time: %d (s)', t)); % 绘制湿度随时间变化曲线图 figure(2); plot(t, mean(mean(RH)), 'ro'); xlabel('Time (s)'); ylabel('Relative Humidity (%)'); drawnow; end ``` 注意,这个实现案例只是一个简单的参考,实际的模型可能会更加复杂。同时,需要注意参数的单位和方程的精度。

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