不通风情况下的日光温室温度动态机理模型,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,输出温度随时间变化曲线图,MATLAB完整代码案例实现
时间: 2023-07-03 16:09:40 浏览: 72
以下是一个简单的不通风情况下的日光温室温度动态机理模型的MATLAB代码实现。该模型基于热平衡方程和能量守恒定律,并考虑了多个输入参数。输出结果为温度随时间变化的曲线图。
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% 温室结构参数
L = 6; % 温室长度(m)
W = 4; % 温室宽度(m)
H = 2.5; % 温室高度(m)
k = 0.17; % 温室墙体导热系数(W/mK)
d = 0.1; % 温室墙体厚度(m)
% 温室位置参数
lat = 30; % 纬度(°)
alt = 50; % 海拔高度(m)
azi = 180; % 方位角(°,南偏西为正)
tilt = 30; % 倾角(°)
% 温室内外温湿度参数
Tout = 25; % 外界温度(℃)
RHout = 50; % 外界相对湿度(%)
Tsoil = 20; % 土壤温度(℃)
RHsoil = 60; % 土壤相对湿度(%)
Tleaf = 25; % 植物叶面温度(℃)
RHleaf = 70; % 植物叶面相对湿度(%)
% 光照强度参数
G = 1000; % 全天辐射(W/m2)
Gb = 300; % 太阳辐射(W/m2)
Gd = 200; % 散射辐射(W/m2)
tau = 0.5; % 大气透明度
% 植物蒸腾、蒸发散热参数
E = 0.1; % 植物蒸腾速率(mm/h)
Esoil = 0.05; % 土壤蒸发速率(mm/h)
LAI = 2; % 植物叶面积指数
Cp = 1000; % 空气比热容(J/kgK)
rho = 1.2; % 空气密度(kg/m3)
Lv = 2501000; % 水汽潜热(J/kg)
% 其他参数
v = 2; % 风速(m/s)
theta = 0; % 风向(°)
% 时间参数
t_start = 0; % 起始时间(h)
t_end = 24; % 终止时间(h)
dt = 0.1; % 时间步长(h)
t = t_start:dt:t_end;
% 计算太阳高度角和方位角
doy = 1; % 一年中的第几天
[alt_sun, azi_sun] = SolarPosition(lat, alt, doy, t);
azi_sun = azi_sun - azi;
% 计算太阳直射辐射和散射辐射
[Gb_sun, Gd_sun] = SolarRadiation(alt_sun, tau, Gb, Gd);
% 计算温室内辐射
Gr = ThermalRadiation(Tleaf, Tsoil, LAI);
% 初始化温度矩阵
T = zeros(length(t), L*W);
% 设置初始温度为室外温度
T(1,:) = Tout;
% 计算温度随时间变化
for i = 2:length(t)
% 计算每个网格的能量收支
for j = 1:L*W
% 计算辐射收支
R_net = Gb_sun(i)*cosd(alt_sun(i))*cosd(tilt) + Gd_sun(i)*cosd(alt_sun(i))*sind(tilt) - Gr(j);
% 计算传导收支
if j <= L || j > (L-1)*W
dTdx = (T(i-1,j+1) - T(i-1,j))/d;
elseif mod(j-1,L) == 0 || mod(j,L) == 0
dTdx = (T(i-1,j+1) - T(i-1,j-1))/(2*d);
else
dTdx = (T(i-1,j+1) - 2*T(i-1,j) + T(i-1,j-1))/(d^2);
end
if j <= W || j > L*(W-1)
dTdy = (T(i-1,j+L) - T(i-1,j))/d;
elseif j <= L*W-W || j > L*(W-1)
dTdy = (T(i-1,j+L) - T(i-1,j-L))/(2*d);
else
dTdy = (T(i-1,j+L) - 2*T(i-1,j) + T(i-1,j-L))/(d^2);
end
R_con = -k*(dTdx + dTdy)*H*d;
% 计算蒸发散热收支
R_etr = rho*Cp*Lv*E/LAI + rho*Cp*Lv*Esoil/(L*W);
% 计算总能量收支
R = R_net + R_con + R_etr;
% 计算温度变化
T(i,j) = T(i-1,j) + R/(rho*Cp*H*L*W)*dt;
end
% 计算温室内空气温度
Tair = mean(T(i,:));
% 计算风速和风向
[u, v] = WindSpeedDirection(v, theta, Tair, Tsoil);
% 更新风向
theta = theta + u/v*dt*180/pi;
end
% 绘制温度随时间变化曲线图
figure;
plot(t, T(:,1));
xlabel('Time (h)');
ylabel('Temperature (℃)');
title('Temperature Variation in the Greenhouse');
```
注意:该代码实现仅供参考,实际应用中可能需要根据具体情况进行修改和优化。