通风情况下的日光温室湿度动态模型,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,输出湿度随时间变化曲线图。利用matlab 实现案例

时间: 2023-10-20 09:16:14 浏览: 17
这是一个比较复杂的动态模型,需要考虑很多因素在这里,我可以给出一个基本的思路和参考代码,但是具体的参数需要根据实际情况调整和修改。 首先,我们需要确定一个时间步长,例如1小时或者30分钟。然后,我们需要确定初始条件,包括温度、湿度、光照、降水等等。接着,我们需要根据输入参数计算出当前时刻的各种参数,例如空气湿度、水蒸气压力、光照强度等等。根据这些参数,我们可以计算出当前时刻的植物蒸腾量和土壤蒸发量。 接下来,我们需要考虑空气流动和通风的影响。如果空气流动速度较快,湿度会降低,如果通风不良,湿度会升高。因此,我们需要根据空气流动速度和通风情况来计算出当前时刻的通风率。通风率越高,室内湿度越低。 最后,我们可以利用这些参数,根据湿气平衡方程来计算出当前时刻的室内湿度。根据模型的需要,可以将结果输出为曲线图或者其他形式。 以下是一个简单的matlab代码示例,仅供参考: ```matlab % 定义模型参数 dt = 3600; % 时间步长,单位秒 T0 = 20; % 初始温度,单位摄氏度 H0 = 0.6; % 初始湿度,相对湿度 I0 = 500; % 初始光照,单位lux P0 = 0; % 初始降水,单位mm V0 = 1; % 初始空气流速,单位m/s A0 = 1000; % 初始通风面积,单位平方米 K0 = 1; % 初始墙体导热系数,单位W/(m*K) E0 = 0.5; % 初始植物蒸腾率,单位kg/(m^2*s) S0 = 0.5; % 初始土壤蒸发率,单位kg/(m^2*s) RH0 = 0.5; % 初始大气相对湿度 Tout0 = 10; % 初始室外温度,单位摄氏度 Hout0 = 0.8; % 初始室外湿度,相对湿度 % 定义模型时间范围 tstart = 0; % 起始时间,单位秒 tend = 3600*24*7; % 结束时间,单位秒 t = tstart:dt:tend; % 时间序列 % 定义模型输入参数 T = ones(size(t))*T0; % 温度序列 H = ones(size(t))*H0; % 湿度序列 I = ones(size(t))*I0; % 光照序列 P = ones(size(t))*P0; % 降水序列 V = ones(size(t))*V0; % 空气流速序列 A = ones(size(t))*A0; % 通风面积序列 K = ones(size(t))*K0; % 墙体导热系数序列 E = ones(size(t))*E0; % 植物蒸腾率序列 S = ones(size(t))*S0; % 土壤蒸发率序列 RH = ones(size(t))*RH0; % 大气相对湿度序列 Tout = ones(size(t))*Tout0; % 室外温度序列 Hout = ones(size(t))*Hout0; % 室外湿度序列 % 定义模型输出参数 Hin = ones(size(t))*H0; % 室内湿度序列 % 模型计算 for i=2:length(t) % 计算当前时刻的各种参数 Hsat = calc_humidity_sat(T(i-1)); % 饱和水蒸气压力 Hair = calc_humidity_air(H(i-1), T(i-1), RH(i-1)); % 空气湿度 Hleaf = calc_humidity_leaf(Hair, E(i-1)); % 叶面湿度 Hsoil = calc_humidity_soil(H(i-1), S(i-1)); % 土壤湿度 Houtdoor = calc_humidity_air(Hout(i-1), Tout(i-1), RH(i-1)); % 室外空气湿度 Ieff = calc_light_effect(I(i-1), Hleaf); % 有效光照 Veff = calc_airflow_effect(V(i-1), A(i-1), K(i-1)); % 有效通风率 % 计算当前时刻的植物蒸腾量和土壤蒸发量 E(i) = calc_transpiration(Ieff, T(i-1), Hleaf); S(i) = calc_evaporation(T(i-1), Hsoil); % 计算当前时刻的通风率 Veff = calc_airflow_effect(V(i-1), A(i-1), K(i-1)); % 计算当前时刻的室内湿度 Hin(i) = calc_humidity_indoor(Hair, Hsoil, Veff, E(i), S(i), dt); end % 绘制曲线图 plot(t/3600, Hin); xlabel('时间(小时)'); ylabel('室内湿度(相对湿度)'); ``` 需要注意的是,这只是一个基本的模型框架,具体的计算方法需要根据实际情况进行修改和调整。同时,这个模型还有很多的局限性,例如没有考虑CO2浓度、温室内部的热量分布等等。因此,在实际应用中,还需要根据具体情况进行改进和完善。

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本题需要建立一个通风情况下的日光温室湿度动态模型。首先,我们需要了解温室湿度的影响因素,包括温度、植物蒸腾、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。在建模时需要考虑这些因素,以求得一个准确的模型。 在建模时,我们需要确定模型的输入和输出。输入包括温室具体结构、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,而输出是某个月湿度随时间变化曲线图。 接下来,我们需要确定建模的方法。本题中,我们可以采用有限元法来建立模型。有限元法是一种常用的计算机辅助设计方法,它将一个复杂的结构分割成多个简单的几何体,然后针对每个几何体进行分析。通过将这些分析结果组合起来,就可以得到整个结构的分析结果。 在有限元法中,我们可以将温室划分成多个小区域,然后建立每个小区域的温度和湿度方程。这些方程可以通过求解得到每个小区域的温度和湿度值。然后,我们可以使用传热传质方程将这些小区域的温度和湿度值组合起来,得到整个温室的温度和湿度曲线。 最后,我们可以使用MATLAB来实现这个模型。MATLAB提供了丰富的数学计算和图形绘制功能,非常适合进行这种科学计算。我们可以使用MATLAB编写程序来求解每个小区域的温度和湿度方程,并将结果绘制成曲线图。通过这种方式,我们可以得到通风情况下的日光温室湿度动态模型,并得到某个月湿度随时间变化的曲线图。
以下是一个简单的通风情况下的日光温室温度动态模型的MATLAB代码实现案例: % 温室参数 L = 10; % 温室长度 (m) W = 8; % 温室宽度 (m) H = 3; % 温室高度 (m) A = L * W; % 温室面积 (m^2) V = L * W * H; % 温室体积 (m^3) U = 2.5; % 温室墙体传热系数 (W/m^2K) R = 0.9; % 温室内外表面热辐射收发比 G = 0.1; % 温室玻璃透射比 alpha = 0.8; % 温室玻璃对太阳辐射的吸收系数 epsilon = 0.9; % 温室内表面辐射发射系数 % 植物参数 sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数 (W/m^2K^4) rho = 0.9; % 植物叶面反射率 tau = 0.8; % 植物叶面透射率 Cp = 1000; % 植物比热容 (J/kgK) h = 20; % 植物对流换热系数 (W/m^2K) m = 0.01; % 植物蒸腾质量通量 (kg/m^2s) Ls = 2.44e6; % 植物蒸发潜热 (J/kg) % 空气参数 cp = 1005; % 空气比热容 (J/kgK) k = 0.026; % 空气导热系数 (W/mK) nu = 1.5e-5; % 空气运动粘性系数 (m^2/s) Pr = 0.71; % 空气普朗特数 g = 9.81; % 重力加速度 (m/s^2) T_inf = 25; % 外界温度 (℃) T_in = 20; % 初始室内温度 (℃) rh = 0.8; % 初始相对湿度 v = 0.1; % 初始风速 (m/s) Q_h = 100; % 附加热源 (W) % 时间参数 dt = 60; % 时间步长 (s) t_end = 24 * 3600; % 模拟时间 (s) t = 0:dt:t_end; % 初始化温度和湿度 T = T_in * ones(size(t)); H = rh * ones(size(t)); % 循环计算温度和湿度 for i = 2:numel(t) % 外界温度和湿度 T_ext = T_inf; H_ext = 0.5; % 太阳辐射 Q_sun = 800 * (1 + 0.033 * cos(2 * pi * (i - 1) / 86400)) * alpha * G * A; % 植物蒸腾 E = m * Ls; % 空气密度和比热容 rho_air = 1.293 * (273.15 + T(i - 1)) / (101325 / 287.05); cp_air = cp * (1 + 0.84 * H(i - 1)); % 空气运动状态 Re = rho_air * v * L / nu; Nu = 0.664 * Re^(1/2) * Pr^(1/3); h_air = Nu * k / L; % 空气温度和湿度 T_air = T(i - 1) + (Q_sun * alpha - epsilon * sigma * A * (T(i - 1)^4 - T_inf^4) - U * A * (T(i - 1) - T_ext) - h_air * A * (T(i - 1) - T_ext)) * dt / (rho_air * V * cp_air); H_air = H(i - 1) + (E - h_air * A * (H(i - 1) - H_ext)) * dt / (rho_air * V * cp_air); % 植物温度 T_leaf = T(i - 1) - (Q_sun * alpha - epsilon * sigma * A * (T(i - 1)^4 - T_inf^4) - rho * (1 - tau) * sigma * A * (T(i - 1)^4 - T_leaf^4) - h * A * (T(i - 1) - T_leaf)) * dt / (Cp * m); % 室内温度和湿度 T(i) = T_air + (Q_h - U * A * (T_air - T_ext)) * dt / (rho_air * V * cp_air); H(i) = H_air + (E - h_air * A * (H_air - H_ext)) * dt / (rho_air * V * cp_air); end % 绘制温度随时间变化曲线图 figure plot(t/3600, T) xlabel('时间 (h)') ylabel('温度 (℃)') title('温室温度随时间变化曲线图') 该模型假设温室为长方体,包括四面墙和一个屋顶,墙体和屋顶的传热系数为常数,温室内植物蒸腾质量通量为常数,空气为牛顿流体,温室内外表面热辐射收发比为常数,植物叶面反射率、透射率和对流换热系数为常数。模型的输出为温度随时间变化曲线图。需要注意的是,该模型是一个简单的模型,实际情况可能更加复杂,需要根据具体情况进行调整和修改。

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