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和三维热传导实现,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: 2023-07-10 17:32:26 浏览: 35
通风情况下的日光温室温度动态模型是一个非常复杂的模型,需要考虑很多因素。这里提供一个基于有限元方法的 MATLAB 实现案例,仅供参考。
```matlab
% 温室参数
L = 10; % 温室长度(m)
W = 6; % 温室宽度(m)
H = 3; % 温室高度(m)
A = 2 * (L*H + W*H) + L*W; % 温室表面积(m^2)
d = 0.05; % 墙体厚度(m)
k = 0.8; % 墙体导热系数(W/(m*K))
alpha = 0.7; % 外表面的热辐射吸收率
epsilon = 0.9; % 内表面的热辐射发射率
sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数
% 初始条件
T0 = 20; % 初始温度(摄氏度)
phi0 = 50; % 初始相对湿度(%)
P0 = 101.325; % 初始大气压强(kPa)
% 环境参数
Tout = 10; % 外部温度(摄氏度)
phiout = 60; % 外部相对湿度(%)
Pin = 101.325; % 大气压强(kPa)
I = 1000; % 光照强度(W/m^2)
v = 2; % 风速(m/s)
theta = 180; % 风向(度)
% 时间参数
dt = 60; % 时间间隔(s)
t_final = 24 * 3600; % 模拟时间(s)
t = 0:dt:t_final; % 时间数组
% 空间参数
dx = 0.1; % 空间步长(m)
dy = 0.1; % 空间步长(m)
dz = 0.1; % 空间步长(m)
nx = round(L/dx); % x 轴网格数
ny = round(W/dy); % y 轴网格数
nz = round(H/dz); % z 轴网格数
[X, Y, Z] = meshgrid(linspace(0,L,nx), linspace(0,W,ny), linspace(0,H,nz)); % 生成网格
% 热传导方程的系数
a = k / (rho * Cp);
b = alpha * I + epsilon * sigma * Tout^4;
% 初始化温度场和湿度场
T = T0 * ones(nx, ny, nz);
phi = phi0 * ones(nx, ny, nz);
% 迭代计算温度场和湿度场
for i = 1:length(t)
% 计算辐射传热和对流传热
Qrad = b * (1 - exp(-k*A/(h*v))) / (k*A/(h*v)) * (Tout^4 - T.^4);
Qconv = h * A * (Tout - T);
% 计算热传导项
d2Tdx2 = diff(diff(T,1,1),1,1) / dx^2;
d2Tdy2 = diff(diff(T,1,2),1,2) / dy^2;
d2Tdz2 = diff(diff(T,1,3),1,3) / dz^2;
dTdt = a * (d2Tdx2 + d2Tdy2 + d2Tdz2);
% 更新温度场
T = T + dTdt * dt + (Qrad + Qconv) / (rho * Cp * V) * dt;
% 更新湿度场
% TODO
% 绘制温度分布图
if mod(i, 3600) == 0
figure(1);
slice(X, Y, Z, T, L/2, W/2, H/2);
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
zlabel('z (m)');
colorbar;
title(sprintf('Temperature Distribution at t = %.0f h', i/3600));
drawnow;
end
end
% 绘制温度随时间变化曲线图
figure(2);
plot(t/3600, T(:,end,end));
xlabel('Time (h)');
ylabel('Temperature (C)');
title('Temperature vs. Time');
```
需要注意的是,该实现案例仅考虑了部分因素,并且没有完全实现热传导方程,仅使用了有限元方法来近似计算温度场。如果需要更精确的模拟结果,可以考虑使用其他更高级的数值计算方法。