不通风情况下的日光温室湿度分布非稳态湍流模型,输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、植物蒸腾参数、土壤温湿度、空气流动速度、降水量、大气辐射、水蒸气含量等等,输出湿度分布图,matlab 实现案例
时间: 2023-10-20 20:11:59 浏览: 44
非稳态湍流模型是一个复杂的数学模型,需要大量的输入参数和计算。在MATLAB中,可以使用有限元法或有限差分法来实现非稳态湍流模型的计算。以下是一个简单的实现案例:
1. 定义输入参数
```
% 温室结构
L = 10; % 温室长度
W = 5; % 温室宽度
H = 2; % 温室高度
% 墙体导热系数
k = 0.5; % 导热系数
% 植物蒸腾参数
E = 0.1; % 蒸腾速率
% 土壤温湿度
T_soil = 20; % 土壤温度
RH_soil = 50; % 土壤相对湿度
% 空气流动速度
U = 0.1; % 空气流速
% 降水量
P = 0; % 降水量
% 大气辐射
I = 100; % 大气辐射
% 水蒸气含量
q = 0.01; % 水蒸气含量
```
2. 定义计算网格和时间步长
```
% 计算网格
dx = 0.1; % 网格大小
dy = 0.1;
dz = 0.1;
% 时间步长
dt = 0.01;
```
3. 定义初始条件和边界条件
```
% 初始条件
T0 = 20 * ones(L/dx, W/dy, H/dz); % 初始温度
RH0 = 50 * ones(L/dx, W/dy, H/dz); % 初始相对湿度
% 边界条件
T_left = 10; % 左边界温度
T_right = 30; % 右边界温度
T_top = 25; % 顶部温度
T_bottom = 20; % 底部温度
RH_left = 50; % 左边界相对湿度
RH_right = 50; % 右边界相对湿度
RH_top = 70; % 顶部相对湿度
RH_bottom = 50; % 底部相对湿度
```
4. 定义模型方程
```
% 湿度方程
RH_new = RH0 + dt * (E - U/dx * (RH0 - RH_left) - U/dx * (RH_right - RH0) ...
- U/dy * (RH0 - RH_bottom) - U/dy * (RH_top - RH0) - P/(dx*dy*dz) + q*I);
% 温度方程
T_new = T0 + dt * (k/dx^2 * (T0(1:end-2,:,:) - 2*T0(2:end-1,:,:) + T0(3:end,:,:)) ...
+ k/dy^2 * (T0(:,1:end-2,:) - 2*T0(:,2:end-1,:) + T0(:,3:end,:)) ...
+ k/dz^2 * (T0(:,:,1:end-2) - 2*T0(:,:,2:end-1) + T0(:,:,3:end)) ...
- U/dx * (T0 - T_left) - U/dx * (T_right - T0) ...
- U/dy * (T0 - T_bottom) - U/dy * (T_top - T0) ...
+ I/(dx*dy*dz) + E*(RH0 - RH_soil)/dt + k/dx^2 * (T_soil - T0(1,:,:)) ...
+ k/dy^2 * (T_soil - T0(:,1,:)) + k/dz^2 * (T_soil - T0(:,:,1)));
```
5. 循环计算并输出结果
```
% 循环计算
for t = 1:100
RH0 = RH_new;
T0 = T_new;
RH_new = RH0 + dt * (E - U/dx * (RH0 - RH_left) - U/dx * (RH_right - RH0) ...
- U/dy * (RH0 - RH_bottom) - U/dy * (RH_top - RH0) - P/(dx*dy*dz) + q*I);
T_new = T0 + dt * (k/dx^2 * (T0(1:end-2,:,:) - 2*T0(2:end-1,:,:) + T0(3:end,:,:)) ...
+ k/dy^2 * (T0(:,1:end-2,:) - 2*T0(:,2:end-1,:) + T0(:,3:end,:)) ...
+ k/dz^2 * (T0(:,:,1:end-2) - 2*T0(:,:,2:end-1) + T0(:,:,3:end)) ...
- U/dx * (T0 - T_left) - U/dx * (T_right - T0) ...
- U/dy * (T0 - T_bottom) - U/dy * (T_top - T0) ...
+ I/(dx*dy*dz) + E*(RH0 - RH_soil)/dt + k/dx^2 * (T_soil - T0(1,:,:)) ...
+ k/dy^2 * (T_soil - T0(:,1,:)) + k/dz^2 * (T_soil - T0(:,:,1)));
end
% 输出结果
figure(1);
imagesc(squeeze(T_new(:,:,1))); % 输出湿度分布图
colorbar;
title('Temperature Distribution');
figure(2);
imagesc(squeeze(RH_new(:,:,1))); % 输出温度分布图
colorbar;
title('Humidity Distribution');
```
这是一个简单的例子,实际应用中需要根据具体问题进行调整和优化。