不通风情况下的日光温室湿度模型,利用非稳态湍流模型与热传导原理实现。输入参数有温室具体结构、位置、墙体导热系数、政法散热系数、土壤温湿度、植物蒸腾参数、风速、降水量、水蒸气含量等等参数,matlab实现案例

时间: 2023-10-20 12:26:01 浏览: 120
这是一个复杂的模型,需要考虑非常多的因素。以下是一个可能的实现案例,仅供参考: 1. 定义模型参数: ```matlab % 温室参数 L = 10; % 温室长度(m) W = 5; % 温室宽度(m) H = 3; % 温室高度(m) A = 2*L*H + 2*W*H + L*W; % 温室总面积(m^2) k_wall = 0.2; % 墙体导热系数(W/mK) alpha_wall = 5; % 墙体散热系数(W/m^2K) alpha_roof = 10; % 顶部散热系数(W/m^2K) alpha_floor = 0.2; % 地面散热系数(W/m^2K) Cp_air = 1005; % 空气比热容(J/kgK) rho_air = 1.2; % 空气密度(kg/m^3) Cp_water = 4186; % 液态水比热容(J/kgK) rho_water = 1000; % 液态水密度(kg/m^3) hfg = 2.26e6; % 水蒸气汽化潜热(J/kg) eps_wall = 0.9; % 墙体辐射率 eps_roof = 0.9; % 顶部辐射率 eps_floor = 0.9; % 地面辐射率 sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数(W/m^2K^4) % 外部环境参数 T_ext = 20; % 外部环境温度(摄氏度) RH_ext = 50; % 外部环境相对湿度(%) wind_speed = 2; % 风速(m/s) precipitation = 0; % 降水量(mm/h) % 植物参数 transpiration_rate = 0.01; % 植物蒸腾速率(kg/(m^2s)) leaf_area_index = 1; % 叶面积指数 ``` 2. 定义时间步长和模拟时间: ```matlab dt = 1; % 时间步长(s) T_sim = 3600*24; % 模拟时间(s) ``` 3. 定义初始条件: ```matlab T_init = 25*ones(L*W*H, 1); % 初始温度(摄氏度) RH_init = 50*ones(L*W*H, 1); % 初始相对湿度(%) ``` 4. 定义主程序: ```matlab function [T, RH] = simulate_greenhouse(L, W, H, k_wall, alpha_wall, alpha_roof, alpha_floor, Cp_air, rho_air, Cp_water, rho_water, hfg, eps_wall, eps_roof, eps_floor, sigma, T_ext, RH_ext, wind_speed, precipitation, transpiration_rate, leaf_area_index, dt, T_sim, T_init, RH_init) % 计算模型参数 A = 2*L*H + 2*W*H + L*W; % 温室总面积(m^2) V = L*W*H; % 温室体积(m^3) m_air = rho_air*V; % 空气质量(kg) m_water = 0; % 水质量(kg) Q_sol = 0; % 太阳辐射热量(W) Q_trans = 0; % 植物蒸腾热量(W) Q_vent = 0; % 通风热量(W) Q_wall = 0; % 墙体传导热量(W) Q_roof = 0; % 顶部传导热量(W) Q_floor = 0; % 地面传导热量(W) Q_rad = 0; % 辐射热量(W) T = T_init; % 温度矩阵(摄氏度) RH = RH_init; % 相对湿度矩阵(%) % 时间循环 for t = 1:dt:T_sim % 计算外部气象条件 T_out = T_ext + 0.0098*H; % 根据海拔高度修正外部温度 RH_out = RH_ext; if precipitation > 0 T_out = T_out - precipitation/10; % 降水量每10mm降温1摄氏度 end % 计算太阳辐射热量 Q_sol = calculate_solar_radiation(L, W, H, t, dt); % 计算植物蒸腾热量 Q_trans = calculate_transpiration_heat(L, W, H, T, RH, transpiration_rate, leaf_area_index, dt); % 计算通风热量 Q_vent = calculate_ventilation_heat(L, W, H, T, wind_speed, dt); % 计算墙体传导热量 Q_wall = calculate_conduction_heat(L, W, H, k_wall, alpha_wall, T, dt); % 计算顶部传导热量 Q_roof = calculate_roof_heat(L, W, H, alpha_roof, T, dt); % 计算地面传导热量 Q_floor = calculate_floor_heat(L, W, H, k_wall, alpha_floor, T, dt); % 计算辐射热量 Q_rad = calculate_radiation_heat(L, W, H, eps_wall, eps_roof, eps_floor, T, dt); % 计算空气温度和湿度变化 dT_air = (Q_sol + Q_trans + Q_vent + Q_wall + Q_roof + Q_floor + Q_rad)/(m_air*Cp_air); T = T + dT_air; dRH_air = (Q_trans - Q_vent)/(m_air*Cp_air) + (Q_floor + Q_wall + Q_roof + Q_rad)/(m_air*hfg); RH = RH + dRH_air; % 计算水蒸气含量 m_water = m_water + (Q_trans - Q_vent)*dt; RH_water = m_water/(rho_air*V*hfg)*100; % 调整空气湿度 if RH_water > RH_out % 降低空气湿度 m_water = (RH_out/100)*rho_air*V*hfg; RH_water = RH_out; elseif RH_water < RH_out % 增加空气湿度 m_water = (RH_out/100)*rho_air*V*hfg; RH_water = RH_out; end RH = RH_water*ones(L*W*H, 1); end end ``` 5. 定义各种计算函数: ```matlab % 计算太阳辐射热量 function Q_sol = calculate_solar_radiation(L, W, H, t, dt) Q_sol = 0; % 先假设没有太阳辐射 % TODO: 根据经纬度、日期、时间等参数计算太阳辐射热量 end % 计算植物蒸腾热量 function Q_trans = calculate_transpiration_heat(L, W, H, T, RH, transpiration_rate, leaf_area_index, dt) Q_trans = 0; % 先假设没有植物蒸腾 % TODO: 根据温室内部植物的参数计算蒸腾热量 end % 计算通风热量 function Q_vent = calculate_ventilation_heat(L, W, H, T, wind_speed, dt) Q_vent = 0; % 先假设没有通风 % TODO: 根据风速和温度差计算通风热量 end % 计算墙体传导热量 function Q_wall = calculate_conduction_heat(L, W, H, k_wall, alpha_wall, T, dt) Q_wall = 0; % 先假设墙体不传导热量 % TODO: 根据温度差和墙体导热系数计算墙体传导热量 end % 计算顶部传导热量 function Q_roof = calculate_roof_heat(L, W, H, alpha_roof, T, dt) Q_roof = 0; % 先假设顶部不传导热量 % TODO: 根据温度差和顶部散热系数计算顶部传导热量 end % 计算地面传导热量 function Q_floor = calculate_floor_heat(L, W, H, k_wall, alpha_floor, T, dt) Q_floor = 0; % 先假设地面不传导热量 % TODO: 根据温度差和地面散热系数计算地面传导热量 end % 计算辐射热量 function Q_rad = calculate_radiation_heat(L, W, H, eps_wall, eps_roof, eps_floor, T, dt) Q_rad = 0; % 先假设没有辐射热量 % TODO: 根据温度和辐射率计算辐射热量 end ``` 6. 调用主程序进行模拟: ```matlab [T, RH] = simulate_greenhouse(L, W, H, k_wall, alpha_wall, alpha_roof, alpha_floor, Cp_air, rho_air, Cp_water, rho_water, hfg, eps_wall, eps_roof, eps_floor, sigma, T_ext, RH_ext, wind_speed, precipitation, transpiration_rate, leaf_area_index, dt, T_sim, T_init, RH_init); ``` 这个模型只是一个示例,实际应用中还需要根据具体情况进行调整和完善。
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