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,利用控制模型三大守恒定律、二维热传导方程实现,输出温度随时间变化曲线图和温度分布图,MATLAB完整代码案例实现
时间: 2023-07-03 11:21:22 浏览: 83
以下是一个简单的示例代码,可以帮助您实现不通风情况下的日光温室温度动态模型。
```matlab
clear;
clc;
% 定义参数
Lx = 20; % 温室长度(m)
Ly = 10; % 温室宽度(m)
tmax = 3600; % 最大时间(s)
dt = 1; % 时间步长(s)
dx = 0.2; % 空间步长(m)
dy = 0.2; % 空间步长(m)
k = 0.5; % 温室材料导热系数(W/m/K)
rho = 1.2; % 空气密度(kg/m^3)
cp = 1000; % 空气比热容(J/kg/K)
sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数(W/m^2/K^4)
T0 = 273.15; % 绝对零度温度(K)
eps = 0.9; % 温室覆盖材料的发射率
alpha = 0.15; % 温室覆盖材料的透过率
tau = 0.85; % 温室覆盖材料的反射率
h = 20; % 温室内部对流传热系数(W/m^2/K)
Tair = 293.15; % 初始空气温度(K)
Tsoil = 288.15; % 初始土壤温度(K)
Tplant = 293.15; % 初始植物温度(K)
Tout = 273.15; % 初始外部温度(K)
RHair = 0.5; % 空气初始相对湿度
RHsoil = 0.5; % 土壤初始相对湿度
RHplant = 0.5; % 植物初始相对湿度
Eair = 0; % 空气初始蒸发散热(W/m^2)
Esoil = 0; % 土壤初始蒸发散热(W/m^2)
Eplant = 0; % 植物初始蒸发散热(W/m^2)
I = 800; % 入射辐射(W/m^2)
u = 0.5; % 风速(m/s)
winddir = 0; % 风向(度)
% 计算参数
nx = Lx / dx + 1;
ny = Ly / dy + 1;
nt = tmax / dt + 1;
% 初始化数组
T = zeros(nx, ny, nt); % 温度
RH = zeros(nx, ny, nt); % 相对湿度
E = zeros(nx, ny, nt); % 蒸发散热
% 设置边界条件
T(:, :, 1) = T0 + Tair * ones(nx, ny);
RH(:, :, 1) = RHair * ones(nx, ny);
E(:, :, 1) = Eair * ones(nx, ny);
% 离散化模型
for k = 2:nt
% 计算外部温度和辐射
Tout = Tout + dt * (I * alpha * (1 - tau) / (4 * sigma) - eps * sigma * (Tout^4 - T0^4));
% 计算风速和风向
u = u + dt * 0.1 * randn();
winddir = winddir + dt * 10 * randn();
% 计算边界条件
T(:, 1, k) = Tout * ones(nx, 1);
T(:, end, k) = Tout * ones(nx, 1);
T(1, :, k) = Tout * ones(1, ny);
T(end, :, k) = Tout * ones(1, ny);
% 计算辐射温度
Trad = (1 - eps) * alpha * I / sigma * ones(nx, ny) + T0^4;
% 计算植物蒸腾
Eplant = 0.001 * (Tplant - Tair) * I * alpha * (1 - tau) / (rho * cp) * ones(nx, ny);
% 计算土壤蒸发散热
Esoil = 0.001 * (Tsoil - Tair) / h * ones(nx, ny);
% 计算相对湿度
RH(:, :, k) = RH(:, :, k-1) - dt * RH(:, :, k-1) * (1 - RH(:, :, k-1)) * (Eplant + Esoil) / (rho * cp * Tair * (1 + 0.61 * RH(:, :, k-1)));
% 计算空气湿度
H = RH(:, :, k) * exp(17.27 * (T(:, :, k-1) - T0) ./ (T(:, :, k-1) - 35.86));
% 计算空气密度
rhoair = P / (R * Tair);
% 计算空气对流传热
hcon = h * ones(nx, ny);
% 计算空气热传导
T(2:end-1, 2:end-1, k) = T(2:end-1, 2:end-1, k-1) + dt * k * ((T(3:end, 2:end-1, k-1) - 2 * T(2:end-1, 2:end-1, k-1) + T(1:end-2, 2:end-1, k-1)) / dx^2 + (T(2:end-1, 3:end, k-1) - 2 * T(2:end-1, 2:end-1, k-1) + T(2:end-1, 1:end-2, k-1)) / dy^2) ./ (rhoair * cp);
% 计算蒸发散热
E(:, :, k) = Eplant + Esoil;
end
% 绘制温度随时间变化曲线图和温度分布图
figure;
subplot(1, 2, 1);
t = 1:nt;
plot(t, T(1, 1, :));
xlabel('时间(s)');
ylabel('温度(K)');
title('温度随时间变化曲线图');
subplot(1, 2, 2);
[x, y] = meshgrid(0:dx:Lx, 0:dy:Ly);
surf(x, y, T(:, :, nt));
xlabel('x(m)');
ylabel('y(m)');
zlabel('温度(K)');
title('温度分布图');
```
以上是一个简单的示例代码,实现了不通风情况下的日光温室温度动态模型。需要注意的是,代码中的参数和边界条件仅供参考,您需要根据实际情况进行调整和优化。
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