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 16:08:36 浏览: 182
以下是一个简单的 Matlab 代码示例,用于模拟日光温室通风情况下的温度分布模型。该模型基于三维热传导和三大守恒定律,包括质量守恒、动量守恒和能量守恒。
```matlab
% 定义模拟参数
T = 3600; % 模拟时间(秒)
dt = 10; % 时间步长(秒)
dx = 0.1; % 空间步长(米)
dy = 0.1; % 空间步长(米)
dz = 0.1; % 空间步长(米)
Lx = 10; % 温室长度(米)
Ly = 10; % 温室宽度(米)
Lz = 3; % 温室高度(米)
% 定义材料参数
k = 0.5; % 导热系数(W/mK)
rho = 1000; % 密度(kg/m^3)
cp = 1000; % 热容(J/kgK)
alpha = k / (rho * cp); % 热扩散系数(m^2/s)
% 定义环境参数
U = 10; % 通风率(m/s)
q = 100; % 热辐射(W/m^2)
Ts = 20; % 土壤温度(摄氏度)
H = 50; % 光照强度(W/m^2)
E = 0.1; % 水分蒸发(kg/m^2s)
gamma = 0.5; % 植物蒸腾参数
% 初始化温度场
nx = round(Lx / dx);
ny = round(Ly / dy);
nz = round(Lz / dz);
T = zeros(nx, ny, nz);
T(:, :, 1) = Ts; % 底部温度等于土壤温度
% 定义边界条件
T_left = 10; % 左侧边界温度
T_right = 30; % 右侧边界温度
T_top = 30; % 顶部边界温度
T_bottom = Ts; % 底部边界温度
% 开始模拟
for t = 1:dt:T
% 计算当前时刻的通风率
U_t = U * sin(2 * pi * t / (24 * 3600));
% 计算当前时刻的光照强度和植物蒸腾率
H_t = H * sin(2 * pi * t / (24 * 3600));
E_t = E * sin(2 * pi * t / (24 * 3600));
% 计算当前时刻的边界条件
T(:, 1, :) = T_left;
T(:, end, :) = T_right;
T(1, :, :) = T_top;
T(end, :, :) = T_bottom;
% 计算内部温度
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
% 计算热传导项
dTdx = (T(i+1,j,k)-2*T(i,j,k)+T(i-1,j,k)) / dx^2;
dTdy = (T(i,j+1,k)-2*T(i,j,k)+T(i,j-1,k)) / dy^2;
dTdz = (T(i,j,k+1)-2*T(i,j,k)+T(i,j,k-1)) / dz^2;
Q = alpha * (dTdx + dTdy + dTdz);
% 计算对流项
dUdx = (U_t - U) / dx;
dUdy = 0;
dUdz = 0;
C = rho * cp * (dUdx + dUdy + dUdz) * (T(i,j,k) - T_bottom);
% 计算辐射项
R = q / (rho * cp);
% 计算植物蒸腾项
E_p = gamma * E_t;
% 计算温度变化
T(i,j,k) = T(i,j,k) + dt * (Q - C + R - E_p);
end
end
end
% 绘制温度分布图
figure(1)
clf
slice(T, [], [], 1:round(nz/2))
colorbar
title(sprintf('Time = %d s', t))
xlabel('X')
ylabel('Y')
zlabel('Z')
drawnow
end
```
在运行此代码时,您需要定义温室的结构、位置、导热系数、折射率和反射率等参数。此外,您还需要定义土壤温湿度、传热系数、通风率、光照强度、水分蒸发和植物蒸腾参数等参数,以更好地模拟温室内的温度分布。
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