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、三维热传导实现,输出温度随时间变化曲线图和温度分布图,MATLAB实现案例
时间: 2023-10-20 19:59:35 浏览: 46
这是一个非常复杂的问题,需要详细的分析和建模才能得出完整的答案。以下是一个简单的模型框架,仅供参考:
首先,我们需要建立一个基本的热传导模型,考虑温室内部的空气和地面的温度分布。可以使用三维热传导方程来描述这个过程。假设温室内部是均匀的,我们可以将其划分成若干个小体积,每个小体积内的温度随时间变化可以用以下方程表示:
$$
\rho c_p V \frac{\partial T}{\partial t} = \lambda \nabla^2 T + Q
$$
其中,$\rho$ 是空气密度,$c_p$ 是空气比热容,$V$ 是小体积的体积,$\lambda$ 是空气的导热系数,$Q$ 是热源项,可以考虑温室内部的植物蒸腾、蒸发散热等。
温室外部的温度分布可以用较简单的方法来描述,例如一个简单的RC模型:
$$
C \frac{dT_{out}}{dt} = \frac{T_{amb} - T_{out}}{R}
$$
其中,$T_{amb}$ 是室外温度,$R$ 是温室墙体的热阻,$C$ 是温室外部的热容。注意,这里的$T_{out}$不是温室内部的温度,而是温室外部的温度。
下一步,我们需要考虑通风对温度的影响。通风可以带走温室内部的热量,从而影响温室内部的温度分布。通风的影响可以用以下方程来描述:
$$
\frac{dQ_{vent}}{dt} = C_{vent}(T_{out} - T) + \frac{1}{2} \rho_{air} C_{p,air} V_{wind}^2 (T_{out} - T)
$$
其中,$Q_{vent}$ 是通风带来的热量,$C_{vent}$ 是通风的热传递系数,$\rho_{air}$ 是空气密度,$C_{p,air}$ 是空气比热容,$V_{wind}$ 是风速。
最后,我们需要考虑光照的影响。光照可以带来额外的热量,从而影响温室内部的温度分布。光照的影响可以用以下方程来描述:
$$
\frac{dQ_{sun}}{dt} = A_{solar} F_{sh} \eta_{solar} (1 - \alpha) G
$$
其中,$Q_{sun}$ 是光照带来的热量,$A_{solar}$ 是温室的太阳能吸收面积,$F_{sh}$ 是阴影系数,$\eta_{solar}$ 是太阳能吸收系数,$\alpha$ 是温室材料的反射系数,$G$ 是光照强度。
利用以上方程,我们可以在MATLAB中建立一个动态模型,模拟温室内部的温度随时间的变化。需要注意的是,以上模型仅仅是一个简单的框架,实际应用中还需要考虑更多的因素,例如土壤温湿度的影响、不同材料的热传导系数等等。