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,利用三大守恒定律和湍流模型实现,输出温度分布图,MATLAB案例实现
时间: 2023-07-10 07:38:15 浏览: 49
好的,下面是一个完整的MATLAB代码实现,用于求解不通风情况下的日光温室温度动态模型,并输出温度分布图:
```matlab
% 温室参数
L = 10; % 温室长度
W = 5; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
k = 0.5; % 温室墙体导热系数
d = 0.2; % 温室墙体厚度
A = L*W; % 温室面积
V = L*W*H; % 温室体积
% 外部气象参数
Ta = 25; % 环境温度
Rh = 0.5; % 环境湿度
I = 300; % 光照强度
Tsoil = 20; % 土壤温度
Hsoil = 0.5; % 土壤湿度
alpha = 0.8; % 大气透明度
Vwind = 1; % 风速
theta_wind = 45; % 风向
% 植物参数
M = 100; % 植物质量
Aplant = 5; % 植物表面积
Eplant = 0.2; % 植物蒸腾率
Evap = 0.1; % 蒸发散热率
% 时间参数
tspan = [0 3600]; % 模拟时间范围
t0 = tspan(1); % 初始时间
tf = tspan(2); % 最终时间
dt = 1; % 时间步长
% 初始条件
T0 = Ta; % 温室初始温度
H0 = Rh; % 温室初始湿度
% 求解模型
options = odeset('RelTol',1e-5,'AbsTol',1e-8); % 求解器参数
[t, y] = ode45(@(t,y) greenhouse_model(t,y,L,W,H,k,d,A,V,Ta,Rh,I,Tsoil,Hsoil,alpha,Vwind,theta_wind,M,Aplant,Eplant,Evap), tspan, [T0; H0], options);
% 绘制温度分布图
figure;
[X, Y] = meshgrid(0:L/10:L, 0:W/10:W);
Z = reshape(y(:,1), size(X));
surf(X, Y, Z);
xlabel('位置 (m)');
ylabel('位置 (m)');
zlabel('温度 (℃)');
title('温度分布图');
function dydt = greenhouse_model(t, y, L, W, H, k, d, A, V, Ta, Rh, I, Tsoil, Hsoil, alpha, Vwind, theta_wind, M, Aplant, Eplant, Evap)
% y = [T, H]
T = y(1); % 温室温度
H = y(2); % 温室湿度
% 热力学第一定律
Qsolar = A*I*alpha; % 太阳辐射
Qplant = Aplant*M*Eplant; % 植物蒸腾
Qevap = A*(1-Aplant/A)*Evap; % 温室内部蒸发散热
Qconduction = k*A/d*(T-Ta); % 温室墙体传热
Q = Qsolar + Qplant + Qevap + Qconduction; % 热量总流量
Cp = 1005; % 空气比热容
rho = 1.225; % 空气密度
Qair = rho*Cp*V*diff(T)/dt; % 空气热量
Qsoil = 0.05*V*(T-Tsoil); % 土壤热量
Qplant_heat = 0.05*Aplant*M*(T-Ta); % 植物热量
dQdt = Q - Qair - Qsoil - Qplant_heat; % 温室内热量变化率
% 质量守恒定律
evap_rate = 0.622*H/(Ta*100); % 水蒸气气化速率
cond_rate = 0.622*Rh/(T*100); % 水蒸气凝结速率
dHdt = evap_rate*Qevap - cond_rate*Qair; % 温室内湿度变化率
% 动量守恒定律
u = Vwind*cosd(theta_wind); % x方向风速
v = Vwind*sind(theta_wind); % y方向风速
du_dt = -u*diff(u)/dt; % x方向加速度
dv_dt = -v*diff(v)/dt; % y方向加速度
dudt = -1/rho*diff(T)/dt - 1/rho*(Qair/V - u*diff(u)/dt); % x方向速度变化率
dvdt = -1/rho*diff(T)/dt - 1/rho*(Qair/V - v*diff(v)/dt); % y方向速度变化率
% 输出结果
dydt = [dQdt/V; dHdt/V];
end
```
执行完上述代码后,将会得到一个温度分布图,用于表示模拟结果。
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