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、流体力学和三维热传导实现,输出温度场分布图,MATLAB案例
时间: 2023-07-10 18:34:59 浏览: 40
好的,下面是一个基于 MATLAB 的通风情况下的日光温室温度动态模型的示例代码:
```matlab
% 温室结构参数
L = 20; % 温室长度
W = 10; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
d = 0.1; % 温室墙体厚度
k = 0.05; % 温室墙体导热系数
% 温室内外环境参数
T_in = 20; % 温室内部初始温度
T_out = 10; % 温室外部初始温度
RH_in = 70; % 温室内部初始相对湿度
RH_out = 50; % 温室外部初始相对湿度
I = 1000; % 光照强度
T_soil = 15; % 土壤温度
RH_soil = 60; % 土壤相对湿度
E_p = 0.5; % 植物蒸腾率
E_v = 0.3; % 蒸发散热率
% 大气参数
alpha = 0.8; % 大气透明度
v = 2; % 风速
theta = 45; % 风向,以度数表示
% 离散化温室内部
nx = 50; % x 方向网格数
ny = 25; % y 方向网格数
nz = 10; % z 方向网格数
dx = L / nx; % x 方向网格大小
dy = W / ny; % y 方向网格大小
dz = H / nz; % z 方向网格大小
x = linspace(0, L, nx);
y = linspace(0, W, ny);
z = linspace(0, H, nz);
[X, Y, Z] = meshgrid(x, y, z);
% 初始化温度场
T = ones(ny, nx, nz) * T_in;
% 时间步长和总时间
dt = 60; % 时间步长,单位为秒
t_end = 3600 * 24; % 总时间,单位为秒
% 主循环
for t = 0:dt:t_end
% 计算通风效应
u = v * cosd(theta);
v = v * sind(theta);
Q = 0.5 * alpha * I * (1 - exp(-0.7 * W)) * W * H;
m_dot = Q / (1.005 * (T_in - T_out));
rho = 1.2;
u_in = m_dot / (rho * W * H);
u_out = u;
u_avg = (u_in + u_out) / 2;
% 计算温度场
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
% 计算热传导项
dTdx = (T(j, i+1, k) - 2 * T(j, i, k) + T(j, i-1, k)) / dx^2;
dTdy = (T(j+1, i, k) - 2 * T(j, i, k) + T(j-1, i, k)) / dy^2;
dTdz = (T(j, i, k+1) - 2 * T(j, i, k) + T(j, i, k-1)) / dz^2;
k_eff = k / d;
q = -k_eff * (dTdx + dTdy + dTdz);
% 计算对流项
rho = 1.2;
c_p = 1005;
h_c = 10.45 * abs(u_avg)^(2/3) * (T(j, i, k) - T_out)^(1/3);
q_c = -h_c * (T(j, i, k) - T_out) / (rho * c_p);
% 计算蒸发散热和植物蒸腾项
E_v = 0.3;
E_p = 0.5;
h_v = 2454.5 * exp((17.27 * T(j, i, k)) / (T(j, i, k) + 237.3)) * (RH_in - RH_out) / 100;
q_v = -h_v * E_v / (rho * c_p);
h_p = 2454.5 * exp((17.27 * T(j, i, k)) / (T(j, i, k) + 237.3)) * (RH_in - RH_out) / 100;
q_p = -h_p * E_p / (rho * c_p);
% 更新温度场
T(j, i, k) = T(j, i, k) + (q + q_c + q_v + q_p) * dt;
end
end
end
% 可视化温度场
slice(X, Y, Z, T, L/2, W/2, H/2);
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
zlabel('z (m)');
title(sprintf('Temperature Distribution at t = %d s', t));
colorbar;
pause(0.1);
end
```
这段代码是一个基本的通风情况下的日光温室温度动态模型,其中包含了温室结构参数、温室内外环境参数、大气参数等。在代码中,我们采用了有限差分法对温室内部进行离散化,并使用欧拉法对模型进行求解。同时,我们还考虑了通风效应、热传导、对流、蒸发散热和植物蒸腾等因素对温度场的影响,并将温度分布图以三维可视化的方式呈现出来。