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 07:26:14 浏览: 85
这是一个比较复杂的模型,需要进行多个方面的计算和模拟。以下是一个可以参考的Matlab代码实现案例:
```matlab
%% 定义参数
Lx = 10; % 温室长度
Ly = 5; % 温室宽度
Lz = 3; % 温室高度
nx = 100; % x方向网格数
ny = 50; % y方向网格数
nz = 30; % z方向网格数
dx = Lx / nx; % x方向网格大小
dy = Ly / ny; % y方向网格大小
dz = Lz / nz; % z方向网格大小
dt = 1; % 时间步长
%% 定义初始条件
T0 = 20; % 温度初始值
H0 = 0.8; % 相对湿度初始值
T = T0 * ones(nx, ny, nz); % 温度矩阵
H = H0 * ones(nx, ny, nz); % 相对湿度矩阵
%% 计算墙体导热系数
kx = zeros(nx+1, ny, nz); % x方向导热系数
ky = zeros(nx, ny+1, nz); % y方向导热系数
kz = zeros(nx, ny, nz+1); % z方向导热系数
% TODO:根据温室具体结构计算导热系数
%% 计算植物蒸腾参数
ET = zeros(nx, ny, nz); % 植物蒸腾矩阵
% TODO:根据温室内植物种类和数量计算蒸腾参数
%% 计算土壤温湿度
Ts = 15; % 土壤温度
Ws = 0.2; % 土壤水分
% TODO:根据土壤类型和温室内植物种类计算土壤温湿度
%% 计算空气流动速度
U = zeros(nx, ny, nz); % 空气流动速度矩阵
% TODO:根据通风系统计算空气流动速度
%% 计算降水量
P = zeros(nx, ny, nz); % 降水量矩阵
% TODO:根据天气情况计算降水量
%% 计算大气辐射和水蒸气含量
Ra = 100; % 大气辐射
q = 0.01; % 水蒸气含量
% TODO:根据气象数据计算大气辐射和水蒸气含量
%% 进行模拟计算
for t = 1:1000 % 进行1000个时间步长的模拟
% 计算温度和湿度的梯度
dTx = diff(T, 1, 1) / dx;
dTy = diff(T, 1, 2) / dy;
dTz = diff(T, 1, 3) / dz;
dHx = diff(H, 1, 1) / dx;
dHy = diff(H, 1, 2) / dy;
dHz = diff(H, 1, 3) / dz;
% 计算湍流强度和湍流动能
S = (dTx.^2 + dTy.^2 + dTz.^2 + dHx.^2 + dHy.^2 + dHz.^2).^0.5;
TKE = 0.5 * (S.^2);
% 计算湿空气的比热容和密度
cp = 1005 + 1850 * H; % 比热容
rho = 1.2 * (1 - 0.378 * H) ./ (cp * T); % 密度
% 计算湿空气的热力学性质
gamma = 1.4; % 比热比
R = 287; % 气体常数
e = 0.622 * H ./ (1 - H); % 水蒸气分压
p = rho * R * T ./ (1 - e); % 气体压力
% 计算温度和湿度的时间变化率
dTdt = -1 ./ (rho .* cp) .* ( ...
diff(kx .* dTx, 1, 1) / dx + diff(ky .* dTy, 1, 2) / dy + diff(kz .* dTz, 1, 3) / dz ...
- ET ...
- (T - Ts) ./ 600 ...
+ (Ra - 0.1 * P) ./ (rho .* cp) ...
+ 2 * TKE ./ (rho .* cp) ...
+ U .* dTx ...
);
dHdt = -1 ./ (rho .* cp) .* ( ...
diff(kx .* dHx, 1, 1) / dx + diff(ky .* dHy, 1, 2) / dy + diff(kz .* dHz, 1, 3) / dz ...
+ (1 - H) .* ET ...
+ (q - H .* e) ./ 600 ...
- 2 ./ (rho .* cp) .* TKE ...
);
% 更新温度和湿度
T = T + dTdt * dt;
H = H + dHdt * dt;
% 保持边界不变
T(1,:,:) = T(2,:,:);
T(end,:,:) = T(end-1,:,:);
T(:,1,:) = T(:,2,:);
T(:,end,:) = T(:,end-1,:);
T(:,:,1) = T(:,:,2);
T(:,:,end) = T(:,:,end-1);
H(1,:,:) = H(2,:,:);
H(end,:,:) = H(end-1,:,:);
H(:,1,:) = H(:,2,:);
H(:,end,:) = H(:,end-1,:);
H(:,:,1) = H(:,:,2);
H(:,:,end) = H(:,:,end-1);
% 输出当前时间步长的湿度分布图
surf(H(:,:,15));
pause(0.1);
end
```
需要注意的是,这个代码只是一个简单的示例,实际情况可能更加复杂。具体的实现需要根据温室的具体情况和需要模拟的物理过程进行调整和优化。
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