日光温室通风情况下的温度分布模型,利用湍流模型和三大守恒定律实现,输入参数包括温室结构、位置、导热系数、折射率与反射率、土壤温湿度、传热系数、通风率、光照强度、水分蒸发、太阳辐射、植物蒸腾参数等等,输出温度分布图,matlab代码案例
时间: 2023-10-20 19:21:56 浏览: 62
基于VB和MATLAB的日光温室热环境模型构建与结构优化_毕业论文.pdf
这是一个复杂的问题,需要涉及许多物理定律和参数。以下是一个可能的matlab代码,用于实现日光温室通风情况下的温度分布模型。
```matlab
% 温室结构参数
L = 10; % 温室长度
W = 5; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
% 材料参数
k_glass = 1.05; % 玻璃导热系数
k_frame = 0.25; % 边框导热系数
n_glass = 1.5; % 玻璃折射率
r_glass = 0.1; % 玻璃反射率
r_soil = 0.4; % 土壤反射率
% 传热参数
h_in = 10; % 内部传热系数
h_out = 30; % 外部传热系数
alpha = 0.01; % 土壤传热系数
% 通风参数
v_wind = 1; % 风速
v_natural = 0.1; % 自然通风速率
% 光照参数
I = 1000; % 光照强度
alpha_w = 0.8; % 水分蒸发参数
G = 800; % 太阳辐射
% 离散化参数
dx = 0.1; % 空间步长
dt = 1; % 时间步长
t_end = 3600; % 模拟时间
% 初始化温度场
T = zeros(W/dx+1, L/dx+1, H/dx+1);
T(:, :, 1) = 20; % 土壤温度
T(:, :, end) = 20; % 天花板温度
% 循环更新温度场
for t = 1:t_end/dt
% 计算通风系数
if v_wind > 0
C_v = v_wind;
else
C_v = v_natural;
end
% 计算边界条件
T(:, 1, 2:end-1) = T(:, end, 2:end-1) = T(1, :, 2:end-1) = T(end, :, 2:end-1) = 20;
% 计算水分蒸发
E_w = alpha_w * I;
% 计算植物蒸腾
E_p = 0; % TODO: 根据实际情况计算
% 计算能量平衡
for i = 2:W/dx % y方向
for j = 2:L/dx % x方向
for k = 2:H/dx % z方向
% 计算边界条件
if i == 2 % 左侧边界
T(i-1, j, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j, k) - T(i-1, j, k)) / dx;
elseif i == W/dx % 右侧边界
T(i+1, j, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i+1, j, k) - T(i, j, k)) / dx;
end
if j == 2 % 上侧边界
T(i, j-1, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j, k) - T(i, j-1, k)) / dx;
elseif j == L/dx % 下侧边界
T(i, j+1, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j+1, k) - T(i, j, k)) / dx;
end
if k == 2 % 土壤边界
T(i, j, k-1) = T(i, j, k) - alpha * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) / dx;
elseif k == H/dx % 天花板边界
q_in = I * (1 - r_glass) * (1 - n_glass) / 2; % 窗户内侧吸收的太阳辐射
q_out = r_glass * G; % 窗户外侧反射的太阳辐射
q_soil = (1 - r_soil) * G; % 土壤吸收的太阳辐射
q_total = q_in + q_out + q_soil; % 总的吸收的太阳辐射
T(i, j, k+1) = T(i, j, k) + (h_in * C_v * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) + h_out * (T(i, j, k) - T(i, j, k+1)) + q_total - E_w - E_p) * dt;
end
% 计算能量平衡
q_in = I * (1 - r_glass) * (1 - n_glass) / 2; % 窗户内侧吸收的太阳辐射
q_out = r_glass * G; % 窗户外侧反射的太阳辐射
q_soil = (1 - r_soil) * G; % 土壤吸收的太阳辐射
q_total = q_in + q_out + q_soil; % 总的吸收的太阳辐射
T(i, j, k) = T(i, j, k) + (k_glass * (T(i+1, j, k) - 2*T(i, j, k) + T(i-1, j, k)) / dx^2 + k_glass * (T(i, j+1, k) - 2*T(i, j, k) + T(i, j-1, k)) / dx^2 + h_in * C_v * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) + h_out * (T(i, j, k) - T(i, j, k+1)) + q_total - E_w - E_p) * dt;
end
end
end
% 绘制温度分布图
figure(1)
clf
for k = 1:H/dx+1
subplot(ceil((H/dx+1)/2), 2, k)
imagesc(T(:, :, k))
colorbar
title(sprintf('z=%.2fm', (k-1)*dx))
end
drawnow
end
```
请注意,这只是一个大概的框架,需要根据实际情况进行调整和修改。
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