不通风情况下的日光温室温度动态机理模型,输入参数温室具体结构、位置、墙体厚度和导热系数、温室内外温湿度、光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾、蒸发散热、大气透明度、风速、风向等参数,利用完整的微分方程形式,输出温度随时间变化曲线图,MATLAB完整代码案例实现
时间: 2023-07-03 14:11:12 浏览: 52
好的,我会尽力回答你的问题。在这里,我提供一个比较完整的不通风情况下的日光温室温度动态机理模型的示例代码,考虑了一些输入参数。但是这个模型仍然可能存在不足,需要根据实际情况进行修改和完善。
代码如下:
```matlab
% 温室参数
Tin = 20; % 温室内部初始温度,摄氏度
Tout = 5; % 温室外部初始温度,摄氏度
At = 150; % 温室面积,平方米
V = 750; % 温室体积,立方米
rho = 1.2; % 空气密度,千克/立方米
Cp = 100
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以下是一个不通风情况下的日光温室温度动态机理模型的MATLAB代码实现,包括输入参数和输出温度随时间变化的曲线图。请注意,该模型假设温室内部没有通风,并且光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾、蒸发散热、大气透明度、风速和风向等参数是恒定的。
```matlab
%% 温室结构和位置参数
L = 10; % 温室长度(m)
W = 5; % 温室宽度(m)
H = 3; % 温室高度(m)
A = 2*L*H + 2*W*H + L*W; % 温室表面积(m^2)
rho_g = 1.2; % 温室内空气密度(kg/m^3)
c_g = 1005; % 温室内空气比热容(J/kg·K)
alpha_g = 1.5e-5; % 温室内空气热扩散系数(m^2/s)
k_g = 0.026; % 温室内空气导热系数(W/m·K)
T_in = 20; % 温室内初始温度(℃)
T_out = 10; % 外部环境温度(℃)
h_in = 5; % 温室内壁面传热系数(W/m^2·K)
h_out = 25; % 温室外壁面传热系数(W/m^2·K)
d_in = 0.05; % 温室内壁厚度(m)
d_out = 0.01; % 温室外壁厚度(m)
k_in = 1.5; % 温室内壁导热系数(W/m·K)
k_out = 0.5; % 温室外壁导热系数(W/m·K)
%% 温室内外温湿度参数
T_air = 20; % 温室空气温度(℃)
T_soil = 15; % 土壤温度(℃)
RH_air = 50; % 温室空气相对湿度(%)
RH_soil = 60; % 土壤相对湿度(%)
p_air = 100000; % 温室空气压强(Pa)
%% 光照强度参数
I = 800; % 光照强度(μmol/m^2·s)
%% 模型计算参数
dt = 60; % 时间步长(s)
t_final = 86400; % 总模拟时间(s)
N = t_final/dt; % 时间步数
t = linspace(0, t_final, N); % 时间向量
dx = 0.1; % 空间步长(m)
x = 0:dx:L; % 空间向量
dx_soil = 0.05; % 土壤层厚度(m)
x_soil = L+dx_soil:dx_soil:L+2*dx_soil; % 土壤深度向量
N_soil = length(x_soil); % 土壤深度层数
k_soil = 0.5; % 土壤导热系数(W/m·K)
rho_soil = 1600; % 土壤密度(kg/m^3)
c_soil = 840; % 土壤比热容(J/kg·K)
%% 初始条件
T = ones(length(x), 1)*T_in; % 温度分布向量
T_soil_vec = ones(N_soil, 1)*T_soil; % 土壤温度分布向量
%% 模型求解
for i = 2:N
% 温室内部
T_new = T;
for j = 2:length(x)-1
T_new(j) = T(j) + alpha_g*dt/(dx^2)*k_g*(T(j+1)-2*T(j)+T(j-1)) ...
- dt/(rho_g*c_g*A)*(h_in*(T(j)-T_air) + h_out*(T(j)-T_out));
end
T = T_new;
% 土壤部分
T_soil_new = T_soil_vec;
for j = 2:N_soil-1
T_soil_new(j) = T_soil_vec(j) + k_soil*dt/(rho_soil*c_soil*dx_soil^2)*(T_soil_vec(j+1)-2*T_soil_vec(j)+T_soil_vec(j-1)) ...
- dt/(rho_soil*c_soil*dx_soil)*I;
end
T_soil_vec = T_soil_new;
end
%% 绘图
figure;
plot(t/3600, T);
xlabel('时间(小时)');
ylabel('温度(℃)');
title('不通风情况下的日光温室温度随时间变化曲线');
figure;
plot(x_soil-L, T_soil_vec);
xlabel('土壤深度(m)');
ylabel('温度(℃)');
title('不通风情况下的日光温室土壤温度随深度变化曲线');
```
这段代码中,首先定义了温室结构和位置参数,包括温室长度、宽度、高度、表面积、空气密度、比热容、热扩散系数和导热系数等。然后定义了温室内外温湿度参数、光照强度参数和模型计算参数。接着,使用有限差分方法求解温室内部和土壤部分的温度分布,最后绘制了温度随时间和深度的变化曲线。
请注意,这个模型只是一个简单的示例,实际的温室温度模型要考虑更多的因素,如通风、植物生长和热源等。
不通风情况下的日光温室温度动态机理模型,输入参数温室具体结构、位置、墙体厚度和导热系数、温室内外温湿度、光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾、蒸发散热、大气透明度、风速、风向等参数,利用完整的微分方程形式,输出温度随时间变化曲线图,MATLAB完整代码实现
好的,以下是一个简单的日光温室温度动态机理模型的MATLAB代码实现,可以根据您提供的参数进行修改和调整。
```matlab
% 温室具体结构参数
L = 10; % 温室长度
W = 6; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
A = 2*(L*H+L*W+H*W); % 温室总表面积
% 温室墙体参数
d = 0.1; % 温室墙体厚度
k = 0.5; % 温室墙体导热系数
% 温室内外气象参数
T_out = 20; % 外部温度
T_in = 25; % 初始室内温度
RH_out = 50; % 外部相对湿度
RH_in = 60; % 初始室内相对湿度
I = 1000; % 光照强度
T_soil = 22; % 土壤温度
RH_soil = 60; % 土壤相对湿度
E_p = 0.1; % 植物蒸腾率
E_v = 0.2; % 蒸发散热率
alpha = 0.8; % 大气透明度
v_wind = 2; % 风速
theta_wind = 60; % 风向
% 常数参数
sigma = 5.67e-8; % Stefan-Boltzmann常数
c_air = 1005; % 干空气比热容
c_water = 1846; % 湿空气比热容
R = 8.314; % 气体常数
M_air = 0.029; % 干空气分子量
M_water = 0.018; % 水分子量
P_atm = 101325; % 大气压强
epsilon = 0.95; % 温室内外表面辐射率
% 时间参数
t_start = 0; % 起始时间
t_end = 3600*24; % 结束时间
dt = 60*10; % 时间步长
% 初始化温度数组
T = zeros(1, t_end/dt);
% 计算温室内外表面温度
T_out_surf = T_out + (I*alpha*(1-epsilon))/(4*sigma);
T_in_surf = T_in + (I*epsilon)/(4*sigma);
% 微分方程求解
for t = t_start:dt:t_end-dt
% 计算室内空气和表面温度
T_air = T_in + (RH_in/100)*(T_in-T_soil)*(c_water/c_air);
T_in_surf = T_in_surf + (I*epsilon)/(4*sigma*A)*(1-0.2*v_wind);
T_out_surf = T_out_surf + (I*alpha*(1-epsilon))/(4*sigma*A)*(1+0.2*v_wind);
% 计算室内空气和表面辐射热量
Q_rad_in = epsilon*sigma*A*(T_in_surf^4-T_air^4);
Q_rad_out = (1-epsilon)*sigma*A*(T_out_surf^4-T_air^4);
% 计算室内空气和表面对流热量
Q_conv_in = h_conv(T_air, T_in_surf, v_wind, theta_wind)*A*(T_in_surf-T_air);
Q_conv_out = h_conv(T_air, T_out_surf, v_wind, theta_wind)*A*(T_out_surf-T_air);
% 计算室内空气和表面传导热量
Q_cond_in = k*A*(T_in_surf-T_air)/d;
Q_cond_out = k*A*(T_out_surf-T_air)/d;
% 计算室内空气和表面总热量
Q_in = Q_rad_in + Q_conv_in + Q_cond_in;
Q_out = Q_rad_out + Q_conv_out + Q_cond_out;
% 计算室内空气和表面温度变化率
dT_air_dt = (Q_in - Q_out)/(c_air*V);
dT_in_surf_dt = (Q_cond_in - Q_rad_in - Q_conv_in)/(c_water*A);
dT_out_surf_dt = (Q_cond_out - Q_rad_out - Q_conv_out)/(c_water*A);
% 更新室内空气和表面温度
T_air = T_air + dT_air_dt*dt;
T_in_surf = T_in_surf + dT_in_surf_dt*dt;
T_out_surf = T_out_surf + dT_out_surf_dt*dt;
T_in = T_air;
T(t/dt+1) = T_in; % 记录室内温度
end
% 画出温度随时间变化曲线图
t = t_start:dt:t_end-dt;
plot(t/3600, T);
xlabel('时间(小时)');
ylabel('温度(摄氏度)');
title('温室内温度随时间变化曲线图');
% 计算表面对流热通量函数
function h = h_conv(T_air, T_surf, v, theta)
Gr = (9.81*abs(T_air-T_surf)*((T_air+T_surf)/2)*((0.5*(H+W))^3))/(nu^2);
Ra = Gr*Pr;
if Ra <= 1e9
Nu = 0.68+0.67*sqrt(Ra)*((d/H)^(1/4))*((1+1.22*(d/H)*(v*cos(theta))^0.7)^(1/4));
else
Nu = 0.15*(Ra^(1/3));
end
h = (Nu*k)/d;
end
```
需要注意的是,这只是一个简单的模型,还有很多参数和因素没有考虑到,实际情况可能更为复杂。如果需要更精确的模拟结果,可以考虑使用专业的温室模拟软件。
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