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: 2023-07-10 09:34:28 浏览: 70
以下是一个简单的MATLAB实现案例,仅供参考:
```matlab
% 温室参数
L = 10; % 温室长度
W = 6; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
rho_air = 1.2; % 空气密度
cp_air = 1005; % 空气比热容
lambda_wall = 1.0; % 墙体导热系数
t_wall = 0.2; % 墙体厚度
t_roof = 0.2; % 顶棚厚度
alpha_wall = 0.8; % 墙体反射系数
alpha_roof = 0.8; % 顶棚反射系数
A_wall = 2*L*H + 2*W*H - W*t_wall - L*t_wall - 2*t_roof*(L+W); % 墙面积
A_roof = L*W; % 顶棚面积
A_floor = L*W; % 地面面积
A_vent = 0.1*A_floor; % 通风口面积
C_vent = 0.5; % 通风传热系数
R_wall = t_wall / lambda_wall / A_wall; % 墙体热阻
R_roof = t_roof / lambda_wall / A_roof; % 顶棚热阻
R_floor = 0.17 / A_floor; % 地面热阻
C_wall = rho_air * cp_air * A_wall * t_wall; % 墙体热容
C_roof = rho_air * cp_air * A_roof * t_roof; % 顶棚热容
C_floor = rho_air * cp_air * A_floor * 0.1; % 地面热容
C_air = rho_air * cp_air * L * W * H; % 空气热容
% 初始条件
T_in = 25; % 温室内部初始温度
T_out = 20; % 温室外部初始温度
T_wall = T_out; % 墙体初始温度
T_roof = T_out; % 顶棚初始温度
T_floor = T_out; % 地面初始温度
T_air = T_in; % 空气初始温度
Q_sun = 0; % 光照带来的热量
Q_vent = 0; % 通风带来的热量
Q_plant = 0; % 植物蒸腾带来的热量
Q_evap = 0; % 蒸发散热带来的热量
% 时间参数
dt = 1; % 时间步长
t = 0:dt:3600*24*7; % 模拟时间
% 模拟过程
for i = 2:length(t)
% 计算墙体、顶棚、地面的温度
T_wall(i) = T_wall(i-1) + dt / C_wall * (Q_vent(i-1) + Q_sun(i-1) * (1 - alpha_wall));
T_roof(i) = T_roof(i-1) + dt / C_roof * (Q_vent(i-1) + Q_sun(i-1) * (1 - alpha_roof));
T_floor(i) = T_floor(i-1) + dt / C_floor * (Q_plant(i-1) + Q_evap(i-1));
% 计算通风带来的热量
Q_vent(i) = C_vent * A_vent * (T_out(i-1) - T_air(i-1)) + 0.5 * rho_air * cp_air * V_wind^2 * A_vent * (T_out(i-1) - T_air(i-1));
% 计算光照带来的热量
Q_sun(i) = A_solar * F_sh * eta_solar * (1 - alpha_wall) * G(i-1);
% 计算植物蒸腾带来的热量
Q_plant(i) = 0; % TODO: 计算植物蒸腾带来的热量
% 计算蒸发散热带来的热量
Q_evap(i) = 0; % TODO: 计算蒸发散热带来的热量
% 计算空气温度
T_air(i) = T_air(i-1) + dt / C_air * (Q_vent(i-1) + Q_sun(i-1) * alpha_wall + Q_plant(i-1) + Q_evap(i-1));
% 计算室外温度
T_out(i) = T_out(i-1) + dt / (R_wall + R_roof + R_floor) * (T_wall(i-1) - T_out(i-1) + T_roof(i-1) - T_out(i-1) + T_floor(i-1) - T_out(i-1));
end
% 绘制温度随时间变化曲线图
figure;
plot(t/3600/24,T_air,'r-',t/3600/24,T_out,'b-');
xlabel('Time (days)');
ylabel('Temperature (C)');
legend('Indoor Temperature','Outdoor Temperature');
% 绘制温度分布图
x = linspace(0,L,100);
y = linspace(0,W,100);
[X,Y] = meshgrid(x,y);
Z_air = ones(size(X)) * T_air(end);
Z_wall = ones(size(X)) * T_wall(end);
Z_roof = ones(size(X)) * T_roof(end);
Z_floor = ones(size(X)) * T_floor(end);
figure;
surf(X,Y,Z_air);
hold on;
surf([0 L L 0],[0 0 W W],[T_wall(end) T_wall(end) T_wall(end) T_wall(end)],'FaceColor','r','EdgeColor','none');
surf([0 L L 0],[0 0 W W],[T_roof(end) T_roof(end) T_roof(end) T_roof(end)],'FaceColor','g','EdgeColor','none');
surf([0 L L 0],[0 0 W W],[T_floor(end) T_floor(end) T_floor(end) T_floor(end)],'FaceColor','b','EdgeColor','none');
xlim([0 L]);
ylim([0 W]);
zlim([T_out(end) T_in]);
xlabel('X (m)');
ylabel('Y (m)');
zlabel('Temperature (C)');
```
需要注意的是,以上代码仅仅是一个简单的模型框架,实际应用中还需要考虑更多的因素,并且需要根据实际情况来调整参数。
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