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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