日光温室通风情况下的温度控制模型三大守恒定律matlab案例

日光温室通风情况下的温度控制模型通常是基于热传递理论和质量守恒原理建立的。其中，三大守恒定律包括能量守恒定律、动量守恒定律和质量守恒定律。下面，我将为您提供一个基于Matlab的日光温室通风情况下的温度控制模型案例。

假设日光温室的长度为$L$，宽度为$W$，高度为$H$，温室内空气的密度为$\rho$，温度为$T$，风速为$v$，热传导系数为$k$，日辐射量为$Q$，温室内空气的压强为$p$。此时，能量守恒定律可以表示为：

$$\frac{\partial (\rho c_pT)}{\partial t}=-\nabla\cdot(\rho c_pT\boldsymbol{v})+\nabla\cdot(k\nabla T)+Q$$

其中，$\rho c_p$表示单位体积空气的热容，$\boldsymbol{v}$表示空气的速度向量，$Q$表示单位时间内温室内部吸收的日辐射量。

动量守恒定律可以表示为：

$$\frac{\partial (\rho \boldsymbol{v})}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho \boldsymbol{v}\boldsymbol{v})=-\nabla p+\rho\boldsymbol{g}$$

其中，$\boldsymbol{g}$表示重力加速度。

质量守恒定律可以表示为：

$$\frac{\partial \rho}{\partial t}+\nabla\cdot(\rho\boldsymbol{v})=0$$

根据上述方程，可以建立日光温室通风情况下的温度控制模型的Matlab程序。程序的主要步骤如下：

1.定义模型的参数，包括温室的尺寸、空气的密度和热容、风速、热传导系数等。

2.初始化温度场和速度场。

3.根据时间步长，逐步求解温度场和速度场的变化。

4.根据求解得到的温度场，计算温室内空气的压强。

5.根据求解得到的速度场，计算温室内空气的通风量。

6.根据通风量和温度差，计算温室内空气的热流量，从而计算温室内部吸收的日辐射量。

7.根据能量守恒定律，计算温度场的变化。

8.重复步骤3-7，直到模拟结束。

下面是一个简化的Matlab程序示例：

%定义模型参数
L=10; %温室长度
W=5; %温室宽度
H=3; %温室高度
rho=1.2; %空气密度
cp=1005; %空气热容
k=0.026; %热传导系数
v=10; %风速
Q=500; %日辐射量

%初始化温度场和速度场
T=zeros(L,W,H); %温度场
v_x=zeros(L,W,H); %速度场x分量
v_y=zeros(L,W,H); %速度场y分量
v_z=zeros(L,W,H); %速度场z分量

%时间步长
dt=0.1;

%模拟时间
t=0:dt:3600;

%模拟循环
for i=1:length(t)
    %计算压强
    p=rho*cp*T;
    
    %计算通风量
    Qv=v_x.*W.*H;
    
    %计算热流量
    Qh=Qv.*rho*cp.*(T-25);
    
    %计算能量守恒定律
    dTdt=-1/(rho*cp)*(...
        Qv.*gradient(T)+...
        gradient(k.*gradient(T))+...
        Qh+...
        Q);
    
    %更新温度场
    T=T+dTdt*dt;
    
    %更新速度场
    dvxdt=0; %x方向速度变化
    dvydt=0; %y方向速度变化
    dvzdt=-g; %z方向速度变化
    v_x=v_x+dvxdt*dt;
    v_y=v_y+dvydt*dt;
    v_z=v_z+dvzdt*dt;
end