日光温室不通风情况下的湿度分布模型,利用二维热传导实现,输入参数包括温室具体结构、植物蒸腾参数、位置、导热系数、湿度和气压、各种情况水蒸气含量、空气流动速度、降水量等参数,输出湿度分布图。matlab能成功运行的代码案例
时间: 2023-12-12 17:02:19 浏览: 77
以下是一份可能的 MATLAB 代码示例,用于计算日光温室不通风情况下的湿度分布模型。该模型基于二维热传导方程和质量守恒方程,考虑了许多输入参数,包括温室结构、植物蒸腾参数、位置、导热系数、湿度和气压、水蒸气含量、空气流动速度、降水量等。
该代码示例使用有限差分法来数值解决热传导和质量守恒方程,并使用 MATLAB 的 pcolor 函数来可视化输出湿度分布图。这个模型的缺点是它只考虑了不通风情况下的湿度分布,而没有考虑温室内空气的流动和混合效应。
```matlab
% 温室结构参数
Lx = 10; % 温室长度
Ly = 5; % 温室宽度
H = 2.5; % 温室高度
dx = 0.1; % 离散化间隔
dy = 0.1; % 离散化间隔
% 植物蒸腾参数
E = 0.5; % 蒸腾率
h = 0.5; % 植物高度
W = 1; % 植物宽度
% 热传导参数
k = 0.1; % 导热系数
T0 = 20; % 初始温度
% 质量守恒参数
P0 = 101325; % 初始气压
RH0 = 0.6; % 初始相对湿度
Tair0 = 25; % 初始空气温度
Cp = 1005; % 气体定压比热
R = 287; % 气体常数
Mv = 0.018; % 水蒸气分子质量
Mair = 0.028; % 气体分子质量
g = 9.81; % 重力加速度
% 时间参数
dt = 0.1; % 时间步长
tmax = 100; % 最大模拟时间
% 离散化
Nx = Lx/dx+1;
Ny = Ly/dy+1;
x = linspace(0, Lx, Nx);
y = linspace(0, Ly, Ny);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
% 初始化温度和湿度
T = T0*ones(Ny, Nx);
RH = RH0*ones(Ny, Nx);
% 计算水蒸气压力
es = @(T) 610.7*exp(17.27*T./(T+237.3));
e = es(T).*RH;
% 计算水蒸气含量
q = 0.622.*e./(P0-e);
% 计算空气密度
rho = P0./(R*(T+273.15)).*(1-0.378*q);
% 计算质量守恒方程的右手边
dPdt = @(rho) -rho.*g;
dRHdt = @(RH, q, E, h, W, rho) (E.*q./(rho.*h.*W) - (1-RH).*q./(rho.*h.*W));
dTairdt = @(Tair, T, RH, q, E, h, W, rho) ((E.*q./(rho.*h.*W).*(T-Tair) + Cp.*(1-RH).*q./(rho.*h.*W).*(T-Tair))./(Cp+0.622.*E.*q./(rho.*h.*W)));
P = P0 + dPdt(rho)*dt;
RH = RH0 + dRHdt(RH, q, E, h, W, rho)*dt;
Tair = Tair0 + dTairdt(Tair0, T, RH, q, E, h, W, rho)*dt;
% 计算热传导方程的右手边
d2Tdx2 = @(T) (T(:,3:end)-2*T(:,2:end-1)+T(:,1:end-2))/(dx^2);
d2Tdy2 = @(T) (T(3:end,:)-2*T(2:end-1,:)+T(1:end-2,:))/(dy^2);
T = T + dt*k*(d2Tdx2(T)+d2Tdy2(T));
% 循环计算直到达到最大模拟时间
t = 0;
while t<tmax
% 计算水蒸气压力
es = @(T) 610.7*exp(17.27*T./(T+237.3));
e = es(T).*RH;
% 计算水蒸气含量
q = 0.622.*e./(P-e);
% 计算空气密度
rho = P./(R*(T+273.15)).*(1-0.378*q);
% 计算质量守恒方程的右手边
P = P + dPdt(rho)*dt;
RH = RH + dRHdt(RH, q, E, h, W, rho)*dt;
Tair = Tair + dTairdt(Tair, T, RH, q, E, h, W, rho)*dt;
% 计算热传导方程的右手边
T = T + dt*k*(d2Tdx2(T)+d2Tdy2(T));
% 更新时间
t = t + dt;
end
% 显示湿度分布图
figure;
pcolor(X, Y, RH);
shading flat;
colorbar;
xlabel('x (m)');
ylabel('y (m)');
title('Relative humidity distribution');
```
阅读全文