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,利用控制学、流体力学原理和湍流模型实现,输出温度流场分布图,MATLAB程序案例
时间: 2023-07-10 16:42:38 浏览: 34
以下是一个简单的MATLAB程序案例,用于模拟不通风情况下的日光温室温度动态模型:
```matlab
% 定义输入参数
L = 10; % 温室长度(m)
W = 5; % 温室宽度(m)
H = 3; % 温室高度(m)
t_wall = 0.3; % 温室墙体厚度(m)
k_wall = 0.1; % 温室墙体导热系数(W/(m*K))
T_out = 20; % 外部环境温度(℃)
T_in = 25; % 温室内部初始温度(℃)
RH_in = 50; % 温室内部初始相对湿度(%)
I = 1000; % 光照强度(W/m^2)
T_soil = 20; % 土壤温度(℃)
RH_soil = 60; % 土壤相对湿度(%)
E_plant = 0.1; % 植物蒸腾量(m/s)
E_evap = 0.05; % 蒸发散热量(m/s)
alpha = 0.8; % 大气透明度
v_wind = 0; % 风速(m/s)
theta_wind = 0; % 风向(度)
% 定义模拟参数
dt = 1; % 时间步长(s)
t_sim = 3600; % 总模拟时间(s)
% 初始化变量
nx = 50; % x方向的网格数
ny = 30; % y方向的网格数
nz = 20; % z方向的网格数
dx = L/nx; % x方向的网格大小
dy = W/ny; % y方向的网格大小
dz = H/nz; % z方向的网格大小
T = ones(nx,ny,nz)*T_in; % 温度场
RH = ones(nx,ny,nz)*RH_in/100; % 相对湿度场
% 开始模拟
for t=1:dt:t_sim
% 计算边界条件
T_wall = T_out*ones(nx,ny,1); % 墙体温度
RH_wall = RH_in/100*ones(nx,ny,1); % 墙体相对湿度
% 计算内部温度和湿度分布
for i=2:nx-1
for j=2:ny-1
for k=2:nz-1
% 计算能量守恒方程
dTdx = (T(i+1,j,k)-2*T(i,j,k)+T(i-1,j,k))/(dx^2);
dTdy = (T(i,j+1,k)-2*T(i,j,k)+T(i,j-1,k))/(dy^2);
dTdz = (T(i,j,k+1)-2*T(i,j,k)+T(i,j,k-1))/(dz^2);
T(i,j,k) = T(i,j,k) + dt*(k_wall*(T_wall(i,j)-T(i,j,k))/(t_wall*dx) ...
+ (1/R(i,j,k))*(dTdx+dTdy+dTdz) ...
+ alpha*I/(rho*c)*(1-E_plant-E_evap));
% 计算湿度方程
dRHdx = (RH(i+1,j,k)-2*RH(i,j,k)+RH(i-1,j,k))/(dx^2);
dRHdy = (RH(i,j+1,k)-2*RH(i,j,k)+RH(i,j-1,k))/(dy^2);
dRHdz = (RH(i,j,k+1)-2*RH(i,j,k)+RH(i,j,k-1))/(dz^2);
RH(i,j,k) = RH(i,j,k) + dt*(D*(dRHdx+dRHdy+dRHdz) ...
- alpha*RH(i,j,k)*I*v_wind/(rho*Lv) ...
+ E_plant/(rho*Lv));
end
end
end
% 绘制温度流场分布图
figure(1);
clf;
slice(T,[],[],1:nz/5:nz);
colorbar;
axis equal;
title(['Temperature Distribution at t=', num2str(t)]);
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
zlabel('z (m)');
drawnow;
end
```
这个程序使用了有限差分法对能量守恒方程和湿度方程进行了数值求解,并且使用了MATLAB内置函数slice来绘制温度流场分布图。请注意,这只是一个简单的示例程序,实际应用中需要更加详细和精确的模型和参数。