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,利用三维热传导结合三大守恒定律实现,输出温度随时间变化曲线图和温度分布图,MATLAB完整代码案例实现

时间: 2023-07-03 08:26:17 浏览: 42
以下是一个基于Matlab的简单的日光温室温度动态模型的代码案例,其中考虑了输入参数温室结构、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。该模型使用三维热传导结合三大守恒定律实现,输出温度随时间变化曲线图和温度分布图。 ```matlab clear all; close all; % 温室参数 L = 10; % 温室长度(m) W = 6; % 温室宽度(m) H = 2.5; % 温室高度(m) A = L * W; % 温室面积(m^2) % 温室墙体参数 d = 0.05; % 温室墙体厚度(m) k = 0.7; % 温室墙体导热系数(W/(m*K)) % 环境参数 T_air_out = 20; % 外部空气温度(℃) T_soil = 15; % 土壤温度(℃) RH = 50; % 空气相对湿度(%) I = 300; % 光照强度(W/m^2) E = 0.1; % 植物蒸腾散热(W/m^2) E_w = 20; % 温室壁蒸发散热(W/m^2) alpha = 0.8; % 大气透明度(0~1) V_wind = 3; % 风速(m/s) theta_wind = 30; % 风向(°) % 时间参数 t = 0:3600:24*3600; % 时间(s) dt = 3600; % 时间步长(s) nt = length(t); % 时间步数 % 空间参数 dx = 0.1; % 网格间距(m) dy = 0.1; dz = 0.1; nx = L / dx; % x方向网格数 ny = W / dy; % y方向网格数 nz = H / dz; % z方向网格数 % 初始化温度场 T = T_air_out * ones(nx, ny, nz); % x,y,z三维矩阵 % 循环计算温度场 for i = 1:nt % 计算边界温度 T_top = T_air_out + (I - E * A) * (1 - alpha) / 4 / H; T_bottom = T_soil; T_left = T_air_out + (I - E * A) * (1 - alpha) / 4 / L; T_right = T_air_out + (I - E * A) * (1 - alpha) / 4 / L; T_front = T_air_out + (I - E * A) * (1 - alpha) / 4 / W; T_back = T_air_out + (I - E * A) * (1 - alpha) / 4 / W; % 计算内部温度 for ix = 2:nx-1 for iy = 2:ny-1 for iz = 2:nz-1 T(ix, iy, iz) = T(ix, iy, iz) + ... (k * dt / (dx * dy * dz)) * ... ((T(ix+1, iy, iz) - 2*T(ix, iy, iz) + T(ix-1, iy, iz)) / dx^2 + ... (T(ix, iy+1, iz) - 2*T(ix, iy, iz) + T(ix, iy-1, iz)) / dy^2 + ... (T(ix, iy, iz+1) - 2*T(ix, iy, iz) + T(ix, iy, iz-1)) / dz^2) + ... (dt / (rho * cp * dx * dy * dz)) * ... (I * alpha / 4 + E * A + E_w * 2 * (1 - alpha) / d) + ... (dt / (rho * cp * dx * dy * dz)) * ... (- V_wind * cos(theta_wind) * (T(ix, iy, iz) - T(ix+1, iy, iz)) / dx - ... V_wind * sin(theta_wind) * (T(ix, iy, iz) - T(ix, iy+1, iz)) / dy + ... V_wind * cos(theta_wind) * (T(ix-1, iy, iz) - T(ix, iy, iz)) / dx + ... V_wind * sin(theta_wind) * (T(ix, iy-1, iz) - T(ix, iy, iz)) / dy); end end end % 边界条件 T(1, :, :) = T_left; T(nx, :, :) = T_right; T(:, 1, :) = T_front; T(:, ny, :) = T_back; T(:, :, 1) = T_bottom; T(:, :, nz) = T_top; % 绘制温度分布图 if mod(i, 3600) == 0 % 每1小时绘制一次 figure; [X,Y,Z] = meshgrid(1:nx, 1:ny, 1:nz); slice(X, Y, Z, T, [nx/2], [ny/2], [1:nz]); xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('z'); colorbar; title(sprintf('Temperature Distribution at %d hours', i/3600)); end end % 绘制温度随时间变化曲线图 figure; plot(t/3600, T(nx/2, ny/2, :)); xlabel('Time (h)'); ylabel('Temperature (℃)'); title('Temperature Variation');

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