通风情况下的日光温室湿度分布模型,利用湍流模型和三大守恒定律实现,输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、植物蒸腾参数、土壤温湿度、空气流动速度、降水量、大气辐射、水蒸气含量等等,输出湿度分布图。matlab 正确运行的代码实现案例
时间: 2023-10-20 15:14:16 浏览: 81
这是一个非常复杂的模型,需要涉及多个学科知识,包括流体力学、热力学、传热学、植物生理学等等。以下是一个简单的 Matlab 代码实现示例,仅供参考。
```matlab
% 输入参数
L = 20; % 温室长度
W = 10; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
k = 0.5; % 墙体导热系数
E = 0.5; % 植物蒸腾参数
Tsoil = 25; % 土壤温度
Rhsoil = 0.6; % 土壤相对湿度
U = 0.5; % 空气流动速度
P = 0.1; % 降水量
S = 500; % 大气辐射
q = 0.01; % 水蒸气含量
% 离散化
dx = 0.1; % x方向离散步长
dy = 0.1; % y方向离散步长
dz = 0.1; % z方向离散步长
nx = L/dx + 1; % x方向离散点数
ny = W/dy + 1; % y方向离散点数
nz = H/dz + 1; % z方向离散点数
% 初始化温度、湿度分布
T = ones(nx,ny,nz)*25; % 初始温度为25度
Rh = ones(nx,ny,nz)*0.6; % 初始相对湿度为60%
% 边界条件
T(1,:,:) = Tsoil; % 土壤温度
Rh(1,:,:) = Rhsoil; % 土壤相对湿度
T(:,1,:) = T(:,2,:); % 左墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,ny,:) = T(:,ny-1,:); % 右墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,:,1) = T(:,:,2); % 底部墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,:,nz) = T(:,:,nz-1); % 顶部墙体温度等于相邻墙体温度
% 时间步长
dt = 0.1;
% 主循环
for t = 1:100
% 计算温度、湿度梯度
dTdx = (T(2:end,:,:) - T(1:end-1,:,:))/dx;
dTdy = (T(:,2:end,:) - T(:,1:end-1,:))/dy;
dTdz = (T(:,:,2:end) - T(:,:,1:end-1))/dz;
dRhx = (Rh(2:end,:,:) - Rh(1:end-1,:,:))/dx;
dRhy = (Rh(:,2:end,:) - Rh(:,1:end-1,:))/dy;
dRhz = (Rh(:,:,2:end) - Rh(:,:,1:end-1))/dz;
% 计算湍流流量
ux = U*ones(nx-1,ny,nz);
uy = U*ones(nx,ny-1,nz);
uz = U*ones(nx,ny,nz-1);
Qx = -k*ux.*dTdx;
Qy = -k*uy.*dTdy;
Qz = -k*uz.*dTdz;
% 计算水汽扩散通量
D = 2.11e-5*T.^1.75; % 水汽扩散系数
Qh = -D.*(dRhx./Rh(1:end-1,:,:)+dRhy./Rh(:,1:end-1,:)+dRhz./Rh(:,:,1:end-1));
% 计算水汽蒸发通量
Esoil = E*(1-Rhsoil); % 土壤蒸腾速率
Eplant = E*(Rh-Rhsoil); % 植物蒸腾速率
Qe = zeros(nx,ny,nz);
Qe(1,:,:) = Esoil;
Qe(2:end,:,:) = Qe(2:end,:,:) + Eplant(1:end-1,:,:);
% 计算水汽降水通量
Qp = P*ones(nx,ny,nz);
% 计算能量平衡
Qs = S*ones(nx,ny); % 太阳辐射热通量
Qr = 5.67e-8*T.^4; % 热辐射热通量
Qc = (Qx(2:end,:,:) - Qx(1:end-1,:,:) + Qy(:,2:end,:) - Qy(:,1:end-1,:) + Qz(:,:,2:end) - Qz(:,:,1:end-1))/dt; % 对流热通量
Qe_total = sum(Qe(:)); % 水汽蒸发总通量
Qp_total = sum(Qp(:)); % 水汽降水总通量
Qh_total = sum(Qh(:)); % 水汽扩散总通量
Q_total = Qs - Qr + Qc + Qe_total - Qp_total - Qh_total; % 总热通量
T = T + Q_total*dt/(rho*cp*V); % 能量平衡方程
Rh = Rh + (Qe_total - Qh_total)*dt/(rho_w*V); % 湿度平衡方程
% 边界条件
T(1,:,:) = Tsoil;
Rh(1,:,:) = Rhsoil;
T(:,1,:) = T(:,2,:);
T(:,ny,:) = T(:,ny-1,:);
T(:,:,1) = T(:,:,2);
T(:,:,nz) = T(:,:,nz-1);
end
% 输出湿度分布图
[X,Y,Z] = meshgrid(0:dx:L,0:dy:W,0:dz:H);
scatter3(X(:),Y(:),Z(:),[],Rh(:),'filled');
colorbar;
```
请注意,这只是一个示例代码,具体的模型实现需要根据实际情况进行调整和完善。
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