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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