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: 2023-10-20 21:42:29 浏览: 82
很抱歉,我之前的回答有误。以下是一个通风情况下的日光温室温度动态模型的 MATLAB 程序案例,供您参考: ```matlab % 温室参数 L = 10; % 温室长度 W = 6; % 温室宽度 H = 3; % 温室高度 U = 0.5; % 温室墙体导热系数 t_in = 25; % 温室初始室内温度 t_out = 20; % 温室初始室外温度 h_in = 0.6; % 温室初始室内湿度 h_out = 0.8; % 温室初始室外湿度 s_in = 20; % 温室初始土壤温度 s_out = 15; % 温室初始室外土壤温度 q = 500; % 温室内部植物蒸腾量 e = 100; % 温室内部蒸发散热量 I = 1000; % 温室内部光照强度 k = 0.2; % 温室内部大气透明度 v = 2; % 风速 theta = 45; % 风向 % 时间参数 dt = 0.1; % 时间步长 t_end = 3600; % 模拟时间 % 空间离散化 dx = 0.1; % 空间步长 dy = 0.1; dz = 0.1; x = 0:dx:L; y = 0:dy:W; z = 0:dz:H; % 网格数 nx = length(x); ny = length(y); nz = length(z); % 建立网格 [X,Y,Z] = meshgrid(x,y,z); % 初始温度场 T = ones(nx,ny,nz) * t_in; % 时间循环 for t = 0:dt:t_end % 计算散热量 Q = U * (T(:,:,1) - t_out) * dx * dy + ... U * (T(:,:,end) - t_out) * dx * dy + ... U * (T(1,:,:) - t_out) * dy * dz + ... U * (T(end,:,:) - t_out) * dy * dz + ... e * (1 - k) * I - q * 2.45e-3; % 计算风速 x1 = X(:,:,1); y1 = Y(:,:,1); z1 = Z(:,:,1); v_x = v * cosd(theta); v_y = v * sind(theta); v_z = zeros(size(z1)); V = repmat([v_x v_y v_z],nx,ny,1); V = permute(V,[1 3 2]); % 计算湍流模型 Re_x = abs(v_x) * L / 1.5e-5; Re_y = abs(v_y) * W / 1.5e-5; Re_z = abs(v_z) * H / 1.5e-5; delta = 1.5e-5; u_tau = sqrt((v_x.^2+v_y.^2+v_z.^2)/3); y_1 = u_tau * (y1 - y1(1,1)); y_plus = y_1 / delta; u_star = u_tau / log(y_plus); tau_w = u_star.^2 .* rho * delta; u_turb = sqrt(tau_w ./ rho); k_turb = (0.4 * u_turb).^2; epsilon = 1.5 * k_turb.^1.5 ./ (0.07 * H); nu_t = k_turb.^2 ./ epsilon; mu_t = rho .* nu_t; % 计算温度场 T_new = T + (Q / (rho * Cp * dx * dy * dz) + ... (mu_t .* (diff(diff(T,1),1,1),1,1) + mu_t .* (diff(diff(T,1),1,2),1,2) + ... mu_t .* (diff(diff(T,1),1,3),1,3)) / (rho * Cp) + ... (1 / (rho * Cp)) * (diff(diff(diff(T,1),1,1),1,1) + diff(diff(diff(T,1),1,2),1,2) + ... diff(diff(diff(T,1),1,3),1,3)) * dt + ... (V(:,:,:,1).*diff(T,1,1) + V(:,:,:,2).*diff(T,1,2) + V(:,:,:,3).*diff(T,1,3)) * dt) * dt; % 边界条件 T_new(:,:,1) = t_out; T_new(:,:,end) = t_out; T_new(1,:,:) = t_out; T_new(end,:,:) = t_out; % 更新温度场 T = T_new; end % 绘制温度流场分布图 figure; xslice = L/2; yslice = W/2; zslice = H/2; slice(X,Y,Z,T,xslice,yslice,zslice); xlabel('X'); ylabel('Y'); zlabel('Z'); colorbar; ``` 其中,rho为空气密度,Cp为空气比热容。程序中采用了有限差分法进行空间离散化,采用了显式欧拉法进行时间离散化。在计算湍流模型时,采用了k-epsilon模型。程序中还考虑了温室内部植物蒸腾、蒸发散热和大气透明度等因素对温度场的影响。
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