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 08:18:22 浏览: 37
通风情况下的日光温室湿度动态模型,可以通过以下步骤来实现:
1. 确定模型参数:包括温室结构参数、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。
2. 建立数学模型:将温室内部空气湿度的变化与各种参数联系起来,建立动态模型。一般采用质量守恒和能量守恒原理,如下所示:
$$\frac{dm}{dt}=G_{in}-G_{out}-E_t-E_p$$
$$\frac{dT}{dt}=\frac{1}{C_p}(G_{in}T_i-G_{out}T+H_{sens}-\lambda E_t)$$
其中,$m$ 为空气质量,$t$ 为时间,$G_{in}$ 和 $G_{out}$ 分别为进出口气流量,$E_t$ 为植物蒸腾量,$E_p$ 为土壤蒸发量,$T$ 为空气温度,$T_i$ 为进口空气温度,$H_{sens}$ 为感热通量,$\lambda$ 为水的蒸发潜热,$C_p$ 为空气比热容。
3. 编写 Matlab 代码:将模型转化为 Matlab 代码,输入各种参数得到湿度随时间变化曲线图。
下面是一个简单的 Matlab 代码示例:
```
% 温室湿度动态模型
clear all;
clc;
% 模型参数
V = 1000; % 温室体积/m^3
rho = 1.2; % 空气密度/kg.m^3
Cp = 1005; % 空气比热容/J.kg^-1.K^-1
Rw = 0.03; % 温室墙体导热系数/W.m^-2.K^-1
A = 100; % 温室表面积/m^2
T_env = 25; % 环境温度/℃
T_soil = 20; % 土壤温度/℃
RH_env = 0.5; % 环境相对湿度
RH_soil = 0.8; % 土壤相对湿度
U = 1; % 空气流动速度/m.s^-1
E_t = 0.1; % 植物蒸腾量/kg.s^-1
E_p = 0.05; % 土壤蒸发量/kg.s^-1
P = 1000; % 大气压强/Pa
R = 8.314; % 气体常数/J.k^-1.mol^-1
Mv = 18; % 水的分子量/g.mol^-1
Cw = 1865; % 水的比热容/J.kg^-1.K^-1
lambda = 2495000; % 水的蒸发潜热/J.kg^-1
% 初始条件
m = rho * V; % 空气质量/kg
T = 20; % 初始温度/℃
RH = 0.6; % 初始相对湿度
% 时间步长
dt = 1; % 1秒
% 模型求解
for i = 1:3600 % 模拟1小时
% 进出口气流量
G_in = U * A * (RH_env * P * Mv / (R * (T_env+273.15)))^0.5;
G_out = U * A * (RH * P * Mv / (R * (T+273.15)))^0.5;
% 湿度传递
delta_RH = (G_in * RH_env - G_out * RH) * dt / (V * rho);
% 热传递
delta_T = (G_in * T_env - G_out * T + Rw * A * (T_env - T) ...
+ E_t * lambda - lambda * delta_RH) * dt / (m * Cp);
% 更新状态
T = T + delta_T;
RH = RH + delta_RH;
% 输出结果
fprintf('第%d秒,湿度为%.2f,温度为%.2f\n', i, RH, T);
end
% 绘制湿度随时间变化曲线图
t = 1:3600;
RH_data = zeros(1, 3600);
for i = 1:3600
G_in = U * A * (RH_env * P * Mv / (R * (T_env+273.15)))^0.5;
G_out = U * A * (RH_data(i) * P * Mv / (R * (T+273.15)))^0.5;
delta_RH = (G_in * RH_env - G_out * RH_data(i)) * dt / (V * rho);
RH_data(i+1) = RH_data(i) + delta_RH;
end
figure;
plot(t, RH_data);
xlabel('时间/s');
ylabel('湿度');
title('湿度随时间变化曲线图');
```
注意:以上代码仅为示例,实际使用时需要根据具体情况进行修改。