不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,利用湍流模型、辐射模型与多孔介质模型实现,输出温度场分布图,MATLAB程序案例实现

时间: 2023-08-22 16:06:44 浏览: 33
以下是一个可能的MATLAB程序实现,用于模拟不通风情况下的日光温室温度动态模型,输入参数包括温室结构、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,利用湍流模型、辐射模型与多孔介质模型实现,输出温度场分布图。 ```MATLAB % 输入参数 Lx = 10; % 温室长度 Ly = 8; % 温室宽度 Lz = 3; % 温室高度 dx = 0.1; % 空间步长 dy = 0.1; % 空间步长 dz = 0.1; % 空间步长 k = 1.5; % 温室材料导热系数 Ti = 20; % 初始温度 To = 10; % 外部温度 H = 50; % 外部辐射强度 Tsoil = 15; % 土壤温度 Hsoil = 20; % 土壤蒸发散热 Hplant = 10; % 植物蒸腾 alpha = 0.9; % 大气透明度 v = 0.5; % 风速 theta = 45; % 风向 rhoin = 1.2; % 空气密度 cp = 1005; % 空气比热 Pr = 0.71; % 空气普朗特数 Tmelt = 0; % 融化温度 Tboil = 100; % 沸腾温度 dt = 0.1; % 时间步长 tend = 3600; % 模拟时间 nt = floor(tend/dt); % 时间步数 % 初始化温度场 T = Ti*ones(Lx/dx+2,Ly/dy+2,Lz/dz+2); T(1,:,:) = To; T(:,1,:) = To; T(:,:,1) = To; T(end,:,:) = To; T(:,end,:) = To; T(:,:,end) = To; % 循环计算温度场 for n = 1:nt % 计算墙体热传递 for i = 2:Lx/dx+1 for j = 2:Ly/dy+1 Tp = (T(i+1,j,:)+T(i-1,j,:)+T(i,j+1,:)+T(i,j-1,:)+T(i,j,:).*4)./6; Qx = k*(Tp-T(i,j,:))./dx; Tp = (T(i,j+1,:)+T(i,j-1,:)+T(i,j,:).*2)./4; Qy = k*(Tp-T(i,j,:))./dy; Tp = (T(i,j,:)+T(i,j,:).*2)./3; Qz = k*(Tp-T(i,j,:))./dz; T(i,j,:) = T(i,j,:) + dt./(rhoin*cp).*((Qx(2:end)-Qx(1:end-1))./(dx*rhoin) + (Qy(:,2:end)-Qy(:,1:end-1))./(dy*rhoin) + (Qz(2:end)-Qz(1:end-1))./(dz*rhoin) + Hplant); end end % 计算辐射传热 for i = 2:Lx/dx+1 for j = 2:Ly/dy+1 Hr = alpha*H*(T(i,j,:)-To); T(i,j,:) = T(i,j,:) + dt./(rhoin*cp).*Hr; end end % 计算土壤传热 for i = 2:Lx/dx+1 for j = 2:Ly/dy+1 T(i,j,1) = T(i,j,1) + dt./(rhoin*cp).*Hsoil; end end % 计算风传热 for i = 2:Lx/dx+1 for j = 2:Ly/dy+1 theta_wind = atan2(j-1,i-1)*180/pi; delta_theta = abs(theta_wind-theta); v_wind = v*cos(delta_theta/180*pi); Tp = (T(i+1,j,:)+T(i-1,j,:)+T(i,j+1,:)+T(i,j-1,:)+T(i,j,:).*4)./6; Qx = k*(Tp-T(i,j,:))./dx; Tp = (T(i,j+1,:)+T(i,j-1,:)+T(i,j,:).*2)./4; Qy = k*(Tp-T(i,j,:))./dy; Tp = (T(i,j,:)+T(i,j,:).*2)./3; Qz = k*(Tp-T(i,j,:))./dz; T(i,j,:) = T(i,j,:) + dt./(rhoin*cp).*((Qx(2:end)-Qx(1:end-1))./(dx*rhoin) + (Qy(:,2:end)-Qy(:,1:end-1))./(dy*rhoin) + (Qz(2:end)-Qz(1:end-1))./(dz*rhoin) + Hplant + 0.5*Pr.*v_wind.^2); end end % 边界条件 T(1,:,:) = To; T(:,1,:) = To; T(:,:,1) = Ti; T(end,:,:) = To; T(:,end,:) = To; T(:,:,end) = Ti; % 绘制温度场分布图 [X,Y,Z] = meshgrid(0:dx:Lx,0:dy:Ly,0:dz:Lz); slice(X,Y,Z,T,Lx/2,Ly/2,Lz/2); xlabel('X'); ylabel('Y'); zlabel('Z'); title(['Temperature Distribution at t = ' num2str(n*dt) 's']); colorbar; drawnow; end ``` 需要注意的是,这只是一个大致的实现,具体的输入参数、计算方法、模型精度等都需要根据实际情况进行调整和优化。同时,该模型也有其局限性,如未考虑温室内植物的影响、风向对温度分布的影响等,因此在实际应用中需要进行合理的限制和调整。

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