日光温室通风情况下的温度分布模型,利用三维热传导和三大守恒定律实现,输入参数包括温室结构、位置、导热系数、折射率与反射率、土壤温湿度、传热系数、通风率、光照强度、水分蒸发、太阳辐射、植物蒸腾参数等等,输出温度分布图,matlab代码案例
时间: 2023-10-20 22:16:02 浏览: 124
这是一个非常复杂的问题,并且需要大量的物理知识和编程经验来解决。以下是一个简单的示例代码,仅供参考:
```matlab
% 温室结构参数
L = 10; % 温室长度
W = 6; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
d = 0.15; % 玻璃厚度
k = 1.4; % 玻璃导热系数
n = 1.5; % 玻璃折射率
r = 0.1; % 玻璃反射率
alpha = 0.8; % 土壤吸收率
epsilon = 0.9; % 土壤发射率
Tg = 20; % 土壤温度
rhog = 0.6; % 土壤相对湿度
cg = 1.1; % 土壤比热容
kg = 0.5; % 土壤导热系数
h = 1.5; % 空气传热系数
V = L*W*H; % 温室体积
% 通风参数
v = 0.5; % 通风率
Ta = 25; % 外部温度
R = 8.31; % 气体常数
M = 0.028; % 空气分子质量
Cp = 1005; % 空气比热容
Ls = 2.44e6; % 水的汽化热
ea = 1000; % 外部空气水蒸气压力
rhoo = 1.2; % 外部空气密度
% 光照参数
I = 1000; % 光照强度
sigma = 5.67e-8; % Stefan-Boltzmann常数
alpha_p = 0.5; % 植物吸收率
epsilon_p = 0.95; % 植物发射率
Tp = 25; % 植物温度
Lp = 0.1; % 植物蒸腾速率系数
% 三维网格参数
Nx = 50; % x轴网格数
Ny = 30; % y轴网格数
Nz = 20; % z轴网格数
dx = L/Nx; % x轴网格大小
dy = W/Ny; % y轴网格大小
dz = H/Nz; % z轴网格大小
% 初始化温度场
T = ones(Nx,Ny,Nz)*Tg;
% 三大守恒定律求解
for t = 1:1000 % 时间步长
% 热传导
for i = 2:Nx-1
for j = 2:Ny-1
for k = 2:Nz-1
if i*dx>d && i*dx<L-d && j*dy>d && j*dy<W-d && k*dz>d && k*dz<H-d % 玻璃区域
T(i,j,k) = (k*(T(i+1,j,k)+T(i-1,j,k))+k*(T(i,j+1,k)+T(i,j-1,k))+k*(T(i,j,k+1)+T(i,j,k-1))+2*h*dx*dy*(Ta-T(i,j,k)))/(2*k*(dx^2+dy^2+dz^2));
else % 土壤区域
T(i,j,k) = (kg*(T(i+1,j,k)+T(i-1,j,k))+kg*(T(i,j+1,k)+T(i,j-1,k))+kg*(T(i,j,k+1)+T(i,j,k-1))+2*alpha*epsilon*sigma*dx*dy*(Tg^4-T(i,j,k)^4)+Ls*rhoo*V*Lp*(ea-rhog*exp(-Ls/R*(1/Tp-1/Ta)))*dz/(rhog*Cp*V)+2*h*dx*dy*(Ta-T(i,j,k)))/(2*kg*(dx^2+dy^2+dz^2)+Ls*rhoo*V*Lp/(rhog*Cp*V)*dz);
end
end
end
end
% 通风
for i = 1:Nx
for j = 1:Ny
for k = 1:Nz
if i*dx>d && i*dx<L-d && j*dy>d && j*dy<W-d && k*dz>d && k*dz<H-d % 玻璃区域
T(i,j,k) = (1-v)*T(i,j,k)+v*Ta;
else % 土壤区域
T(i,j,k) = (1-v)*T(i,j,k)+v*Tg;
rhog = ea/R*(M/(M+(Cp-Ls/rhog*Tg)*v)+M/(M+(Cp-Ls/rhog*Tg)*(1-v)));
end
end
end
end
% 光照
for i = 1:Nx
for j = 1:Ny
for k = 1:Nz
if i*dx>d && i*dx<L-d && j*dy>d && j*dy<W-d % 玻璃区域
T(i,j,k) = T(i,j,k)+I*(1-r-alpha_p)/4/sigma/n^2*(T(i,j,k)^4-Ta^4);
elseif i*dx<=d || i*dx>=L-d || j*dy<=d || j*dy>=W-d % 玻璃外区域
T(i,j,k) = T(i,j,k)+I*(1-r)/4/sigma/n^2*(T(i,j,k)^4-Ta^4);
else % 土壤区域
T(i,j,k) = T(i,j,k)+I*alpha_p/4/sigma/n^2*(T(i,j,k)^4-Ta^4);
end
end
end
end
end
% 绘制温度分布图
figure;
for k = 1:Nz
surf(squeeze(T(:,:,k)));
hold on;
end
```
这段代码仅包括了部分参数和过程,并且可能存在错误。如果需要更详细的解释和完整的代码,请参考相关文献或咨询专业人士。
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