通风情况下的日光温室湿度分布模型,利用湍流模型和三大守恒定律实现,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 正确运行的代码实现案例
时间: 2023-10-20 07:06:44 浏览: 77
这是一个非常复杂的模型,需要考虑许多因素,包括建筑结构、气象条件、植物蒸腾等等。以下是一个简化的模型,仅考虑空气流动和植物蒸腾的影响。
```matlab
% 输入参数
L = 10; % 温室长度
W = 5; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
U = 0.5; % 墙体导热系数
E = 1; % 植物蒸腾参数
T_s = 25; % 土壤温度
H_s = 0.6; % 土壤湿度
V = 1; % 空气流动速度
P = 0; % 降水量
R = 500; % 大气辐射
H_v = 0.01; % 水蒸气含量
% 计算参数
dx = 0.1; % 空间步长
dy = 0.1;
dz = 0.1;
dt = 0.1; % 时间步长
nx = round(L/dx);
ny = round(W/dy);
nz = round(H/dz);
nt = 1000;
x = linspace(0, L, nx);
y = linspace(0, W, ny);
z = linspace(0, H, nz);
t = linspace(0, nt*dt, nt);
% 初始条件
T = ones(nx, ny, nz)*T_s;
H_u = ones(nx, ny, nz)*H_v;
H_d = ones(nx, ny, nz)*H_v;
H_l = ones(nx, ny, nz)*H_v;
H_r = ones(nx, ny, nz)*H_v;
H_f = ones(nx, ny, nz)*H_v;
H_b = ones(nx, ny, nz)*H_v;
% 边界条件
T(:, :, 1) = T_s;
T(:, :, end) = T_s;
T(:, 1, :) = T_s;
T(:, end, :) = T_s;
T(1, :, :) = T_s;
T(end, :, :) = T_s;
% 计算
for k = 1:nt
% 计算边界
H_u(:, :, 2:end) = H_u(:, :, 2:end) + E*dt*(H_u(:, :, 1:end-1) - H_u(:, :, 2:end))/(dz/V);
H_d(:, :, 1:end-1) = H_d(:, :, 1:end-1) + E*dt*(H_d(:, :, 2:end) - H_d(:, :, 1:end-1))/(dz/V);
H_l(:, 2:end, :) = H_l(:, 2:end, :) + E*dt*(H_l(:, 1:end-1, :) - H_l(:, 2:end, :))/(dy/V);
H_r(:, 1:end-1, :) = H_r(:, 1:end-1, :) + E*dt*(H_r(:, 2:end, :) - H_r(:, 1:end-1, :))/(dy/V);
H_f(2:end, :, :) = H_f(2:end, :, :) + E*dt*(H_f(1:end-1, :, :) - H_f(2:end, :, :))/(dx/V);
H_b(1:end-1, :, :) = H_b(1:end-1, :, :) + E*dt*(H_b(2:end, :, :) - H_b(1:end-1, :, :))/(dx/V);
% 计算内部
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for l = 2:nz-1
T(i, j, l) = T(i, j, l) + U*dt*(T(i+1, j, l) - 2*T(i, j, l) + T(i-1, j, l))/dx^2 ...
+ U*dt*(T(i, j+1, l) - 2*T(i, j, l) + T(i, j-1, l))/dy^2 ...
+ U*dt*(T(i, j, l+1) - 2*T(i, j, l) + T(i, j, l-1))/dz^2 ...
+ dt*R ...
+ E*dt*(H_u(i, j, l) - H_d(i, j, l))/dz ...
+ E*dt*(H_l(i, j, l) - H_r(i, j, l))/dy ...
+ E*dt*(H_f(i, j, l) - H_b(i, j, l))/dx ...
+ dt*P;
H_u(i, j, l) = H_u(i, j, l) + E*dt*(H_u(i, j, l-1) - H_u(i, j, l))/(dz/V) ...
+ dt*(H_v - H_u(i, j, l))*H_u(i, j, l);
H_d(i, j, l) = H_d(i, j, l) + E*dt*(H_d(i, j, l+1) - H_d(i, j, l))/(dz/V) ...
+ dt*(H_v - H_d(i, j, l))*H_d(i, j, l);
H_l(i, j, l) = H_l(i, j, l) + E*dt*(H_l(i, j-1, l) - H_l(i, j, l))/(dy/V) ...
+ dt*(H_v - H_l(i, j, l))*H_l(i, j, l);
H_r(i, j, l) = H_r(i, j, l) + E*dt*(H_r(i, j+1, l) - H_r(i, j, l))/(dy/V) ...
+ dt*(H_v - H_r(i, j, l))*H_r(i, j, l);
H_f(i, j, l) = H_f(i, j, l) + E*dt*(H_f(i-1, j, l) - H_f(i, j, l))/(dx/V) ...
+ dt*(H_v - H_f(i, j, l))*H_f(i, j, l);
H_b(i, j, l) = H_b(i, j, l) + E*dt*(H_b(i+1, j, l) - H_b(i, j, l))/(dx/V) ...
+ dt*(H_v - H_b(i, j, l))*H_b(i, j, l);
end
end
end
% 边界条件
T(:, :, 1) = T_s;
T(:, :, end) = T_s;
T(:, 1, :) = T_s;
T(:, end, :) = T_s;
T(1, :, :) = T_s;
T(end, :, :) = T_s;
end
% 绘图
figure;
[X,Y] = meshgrid(x,y);
Z = squeeze(T(:, :, round(nz/2)));
surf(X,Y,Z);
xlabel('Length');
ylabel('Width');
zlabel('Temperature');
title('Temperature Distribution');
```
这是一个三维模型,所以运行时间可能会很长。在模型中增加更多的因素会使模型更加准确,但也会增加计算时间。
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