不通风情况下的日光温室温度动态机理模型,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,输出温度随时间变化曲线图,MATLAB完整代码案例实现
时间: 2023-07-03 16:09:42 浏览: 52
以下是一个可能的 MATLAB 代码实现,可以帮助你理解不通风情况下的日光温室温度动态机理模型。
```matlab
% 温室结构参数
A_wall = 120; % 温室外墙面积,单位:m^2
A_roof = 80; % 温室顶面积,单位:m^2
A_floor = 100; % 温室地面面积,单位:m^2
U_wall = 1.0; % 温室外墙导热系数,单位:W/(m^2*K)
U_roof = 0.8; % 温室顶导热系数,单位:W/(m^2*K)
U_floor = 0.6; % 温室地面导热系数,单位:W/(m^2*K)
C_wall = 2.0 * A_wall * U_wall; % 温室外墙热容量,单位:J/K
C_roof = 2.0 * A_roof * U_roof; % 温室顶热容量,单位:J/K
C_floor = A_floor * U_floor; % 温室地面热容量,单位:J/K
% 初始状态
T_wall = 20; % 温室外墙初始温度,单位:摄氏度
T_roof = 20; % 温室顶初始温度,单位:摄氏度
T_floor = 20; % 温室地面初始温度,单位:摄氏度
T_air = 20; % 温室空气初始温度,单位:摄氏度
% 外部环境参数
T_out = 10; % 外部温度,单位:摄氏度
RH_out = 50; % 外部相对湿度,单位:%
I_beam = 100; % 光照强度,单位:W/m^2
T_soil = 15; % 土壤温度,单位:摄氏度
RH_soil = 60; % 土壤相对湿度,单位:%
E_plant = 0.5; % 植物蒸腾量,单位:mmol/(m^2*s)
E_evap = 0.2; % 蒸发散热量,单位:W/m^2
alpha_atm = 0.8; % 大气透明度
v_wind = 2.0; % 风速,单位:m/s
theta_wind = 0; % 风向,单位:度
% 模拟参数
dt = 60; % 时间步长,单位:秒
t_final = 24*3600; % 模拟时长,单位:秒
% 初始化结果数组
N = t_final / dt + 1; % 时间步数
T_wall_arr = zeros(N, 1); % 外墙温度数组
T_roof_arr = zeros(N, 1); % 顶面温度数组
T_floor_arr = zeros(N, 1); % 地面温度数组
T_air_arr = zeros(N, 1); % 空气温度数组
time_arr = zeros(N, 1); % 时间数组
% 设置初始状态
T_wall_arr(1) = T_wall;
T_roof_arr(1) = T_roof;
T_floor_arr(1) = T_floor;
T_air_arr(1) = T_air;
time_arr(1) = 0;
% 开始模拟
for i = 2:N
% 计算热量收支
Q_wall = U_wall * A_wall * (T_out - T_wall) + alpha_atm * I_beam * A_wall ...
- U_wall * A_wall * (T_wall - T_air) - E_evap * A_wall;
Q_roof = U_roof * A_roof * (T_out - T_roof) + alpha_atm * I_beam * A_roof ...
- U_roof * A_roof * (T_roof - T_air) - E_evap * A_roof;
Q_floor = U_floor * A_floor * (T_out - T_floor) - U_floor * A_floor * (T_floor - T_air) ...
- E_evap * A_floor;
Q_air = alpha_atm * I_beam * (1 - alpha_atm) * A_wall + alpha_atm * I_beam * (1 - alpha_atm) * A_roof ...
+ alpha_atm * I_beam * (1 - alpha_atm) * A_floor + E_plant * A_wall;
Q_soil = 0.0; % 简化模型,忽略地温变化
% 计算温度变化
dT_wall = Q_wall / C_wall * dt;
dT_roof = Q_roof / C_roof * dt;
dT_floor = Q_floor / C_floor * dt;
dT_air = Q_air / (C_wall + C_roof + C_floor) * dt;
% 更新温度状态
T_wall = T_wall + dT_wall;
T_roof = T_roof + dT_roof;
T_floor = T_floor + dT_floor;
T_air = T_air + dT_air;
% 记录结果
T_wall_arr(i) = T_wall;
T_roof_arr(i) = T_roof;
T_floor_arr(i) = T_floor;
T_air_arr(i) = T_air;
time_arr(i) = (i-1) * dt;
end
% 绘制温度随时间变化曲线图
figure;
plot(time_arr/3600, T_wall_arr, 'r-', 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(time_arr/3600, T_roof_arr, 'g-', 'LineWidth', 2);
plot(time_arr/3600, T_floor_arr, 'b-', 'LineWidth', 2);
plot(time_arr/3600, T_air_arr, 'k-', 'LineWidth', 2);
xlabel('时间(小时)');
ylabel('温度(摄氏度)');
legend('外墙温度', '顶面温度', '地面温度', '空气温度');
grid on;
```
这段代码实现了一个简单的不通风情况下的日光温室温度动态机理模型,可以根据输入参数计算温度随时间的变化曲线。需要注意的是,这个模型做了很多简化假设,如忽略地温变化、忽略植物对温度的影响、忽略辐射的非线性效应等等。如果需要更加精确的模拟结果,需要考虑更多的因素,并增加更多的物理模型和参数。
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