日光温室通风情况下的温度分布模型,利用湍流模型和三大守恒定律,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: 2023-11-29 19:21:43 浏览: 141
抱歉,我不是一个可以执行代码的程序,但我可以给您提供一些思路和建议。
首先,建立一个日光温室的几何模型,包括温室的结构、位置、尺寸、形状等等。可以采用计算机辅助设计(CAD)软件进行建模,导出几何模型。
其次,根据温室材料的热传导特性,确定温室内部各部分的导热系数。同时,根据温室材料的折射率和反射率,计算出太阳光线在温室内部的传播路径。
接下来,需要考虑太阳辐射、光照强度、土壤温湿度、植物蒸腾参数等因素对温室内部温度分布的影响。可以采用守恒定律,包括能量守恒、质量守恒和动量守恒,建立数学模型,并使用湍流模型对流场进行描述。
最后,将上述模型实现为 Matlab 代码,并进行数值模拟,得到温室内部的温度分布图。
需要注意的是,这个模型涉及到很多参数和模型的建立,需要进行详细的研究和分析。
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日光温室通风情况下的温度分布模型,利用湍流模型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
这是一个复杂的问题,需要涉及许多物理定律和参数。以下是一个可能的matlab代码,用于实现日光温室通风情况下的温度分布模型。
```matlab
% 温室结构参数
L = 10; % 温室长度
W = 5; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
% 材料参数
k_glass = 1.05; % 玻璃导热系数
k_frame = 0.25; % 边框导热系数
n_glass = 1.5; % 玻璃折射率
r_glass = 0.1; % 玻璃反射率
r_soil = 0.4; % 土壤反射率
% 传热参数
h_in = 10; % 内部传热系数
h_out = 30; % 外部传热系数
alpha = 0.01; % 土壤传热系数
% 通风参数
v_wind = 1; % 风速
v_natural = 0.1; % 自然通风速率
% 光照参数
I = 1000; % 光照强度
alpha_w = 0.8; % 水分蒸发参数
G = 800; % 太阳辐射
% 离散化参数
dx = 0.1; % 空间步长
dt = 1; % 时间步长
t_end = 3600; % 模拟时间
% 初始化温度场
T = zeros(W/dx+1, L/dx+1, H/dx+1);
T(:, :, 1) = 20; % 土壤温度
T(:, :, end) = 20; % 天花板温度
% 循环更新温度场
for t = 1:t_end/dt
% 计算通风系数
if v_wind > 0
C_v = v_wind;
else
C_v = v_natural;
end
% 计算边界条件
T(:, 1, 2:end-1) = T(:, end, 2:end-1) = T(1, :, 2:end-1) = T(end, :, 2:end-1) = 20;
% 计算水分蒸发
E_w = alpha_w * I;
% 计算植物蒸腾
E_p = 0; % TODO: 根据实际情况计算
% 计算能量平衡
for i = 2:W/dx % y方向
for j = 2:L/dx % x方向
for k = 2:H/dx % z方向
% 计算边界条件
if i == 2 % 左侧边界
T(i-1, j, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j, k) - T(i-1, j, k)) / dx;
elseif i == W/dx % 右侧边界
T(i+1, j, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i+1, j, k) - T(i, j, k)) / dx;
end
if j == 2 % 上侧边界
T(i, j-1, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j, k) - T(i, j-1, k)) / dx;
elseif j == L/dx % 下侧边界
T(i, j+1, k) = T(i, j, k) - k_frame * (T(i, j+1, k) - T(i, j, k)) / dx;
end
if k == 2 % 土壤边界
T(i, j, k-1) = T(i, j, k) - alpha * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) / dx;
elseif k == H/dx % 天花板边界
q_in = I * (1 - r_glass) * (1 - n_glass) / 2; % 窗户内侧吸收的太阳辐射
q_out = r_glass * G; % 窗户外侧反射的太阳辐射
q_soil = (1 - r_soil) * G; % 土壤吸收的太阳辐射
q_total = q_in + q_out + q_soil; % 总的吸收的太阳辐射
T(i, j, k+1) = T(i, j, k) + (h_in * C_v * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) + h_out * (T(i, j, k) - T(i, j, k+1)) + q_total - E_w - E_p) * dt;
end
% 计算能量平衡
q_in = I * (1 - r_glass) * (1 - n_glass) / 2; % 窗户内侧吸收的太阳辐射
q_out = r_glass * G; % 窗户外侧反射的太阳辐射
q_soil = (1 - r_soil) * G; % 土壤吸收的太阳辐射
q_total = q_in + q_out + q_soil; % 总的吸收的太阳辐射
T(i, j, k) = T(i, j, k) + (k_glass * (T(i+1, j, k) - 2*T(i, j, k) + T(i-1, j, k)) / dx^2 + k_glass * (T(i, j+1, k) - 2*T(i, j, k) + T(i, j-1, k)) / dx^2 + h_in * C_v * (T(i, j, k) - T(i, j, k-1)) + h_out * (T(i, j, k) - T(i, j, k+1)) + q_total - E_w - E_p) * dt;
end
end
end
% 绘制温度分布图
figure(1)
clf
for k = 1:H/dx+1
subplot(ceil((H/dx+1)/2), 2, k)
imagesc(T(:, :, k))
colorbar
title(sprintf('z=%.2fm', (k-1)*dx))
end
drawnow
end
```
请注意,这只是一个大概的框架,需要根据实际情况进行调整和修改。
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
这是一个非常复杂的模型,需要涉及多个学科知识,包括流体力学、热力学、传热学、植物生理学等等。以下是一个简单的 Matlab 代码实现示例,仅供参考。
```matlab
% 输入参数
L = 20; % 温室长度
W = 10; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
k = 0.5; % 墙体导热系数
E = 0.5; % 植物蒸腾参数
Tsoil = 25; % 土壤温度
Rhsoil = 0.6; % 土壤相对湿度
U = 0.5; % 空气流动速度
P = 0.1; % 降水量
S = 500; % 大气辐射
q = 0.01; % 水蒸气含量
% 离散化
dx = 0.1; % x方向离散步长
dy = 0.1; % y方向离散步长
dz = 0.1; % z方向离散步长
nx = L/dx + 1; % x方向离散点数
ny = W/dy + 1; % y方向离散点数
nz = H/dz + 1; % z方向离散点数
% 初始化温度、湿度分布
T = ones(nx,ny,nz)*25; % 初始温度为25度
Rh = ones(nx,ny,nz)*0.6; % 初始相对湿度为60%
% 边界条件
T(1,:,:) = Tsoil; % 土壤温度
Rh(1,:,:) = Rhsoil; % 土壤相对湿度
T(:,1,:) = T(:,2,:); % 左墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,ny,:) = T(:,ny-1,:); % 右墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,:,1) = T(:,:,2); % 底部墙体温度等于相邻墙体温度
T(:,:,nz) = T(:,:,nz-1); % 顶部墙体温度等于相邻墙体温度
% 时间步长
dt = 0.1;
% 主循环
for t = 1:100
% 计算温度、湿度梯度
dTdx = (T(2:end,:,:) - T(1:end-1,:,:))/dx;
dTdy = (T(:,2:end,:) - T(:,1:end-1,:))/dy;
dTdz = (T(:,:,2:end) - T(:,:,1:end-1))/dz;
dRhx = (Rh(2:end,:,:) - Rh(1:end-1,:,:))/dx;
dRhy = (Rh(:,2:end,:) - Rh(:,1:end-1,:))/dy;
dRhz = (Rh(:,:,2:end) - Rh(:,:,1:end-1))/dz;
% 计算湍流流量
ux = U*ones(nx-1,ny,nz);
uy = U*ones(nx,ny-1,nz);
uz = U*ones(nx,ny,nz-1);
Qx = -k*ux.*dTdx;
Qy = -k*uy.*dTdy;
Qz = -k*uz.*dTdz;
% 计算水汽扩散通量
D = 2.11e-5*T.^1.75; % 水汽扩散系数
Qh = -D.*(dRhx./Rh(1:end-1,:,:)+dRhy./Rh(:,1:end-1,:)+dRhz./Rh(:,:,1:end-1));
% 计算水汽蒸发通量
Esoil = E*(1-Rhsoil); % 土壤蒸腾速率
Eplant = E*(Rh-Rhsoil); % 植物蒸腾速率
Qe = zeros(nx,ny,nz);
Qe(1,:,:) = Esoil;
Qe(2:end,:,:) = Qe(2:end,:,:) + Eplant(1:end-1,:,:);
% 计算水汽降水通量
Qp = P*ones(nx,ny,nz);
% 计算能量平衡
Qs = S*ones(nx,ny); % 太阳辐射热通量
Qr = 5.67e-8*T.^4; % 热辐射热通量
Qc = (Qx(2:end,:,:) - Qx(1:end-1,:,:) + Qy(:,2:end,:) - Qy(:,1:end-1,:) + Qz(:,:,2:end) - Qz(:,:,1:end-1))/dt; % 对流热通量
Qe_total = sum(Qe(:)); % 水汽蒸发总通量
Qp_total = sum(Qp(:)); % 水汽降水总通量
Qh_total = sum(Qh(:)); % 水汽扩散总通量
Q_total = Qs - Qr + Qc + Qe_total - Qp_total - Qh_total; % 总热通量
T = T + Q_total*dt/(rho*cp*V); % 能量平衡方程
Rh = Rh + (Qe_total - Qh_total)*dt/(rho_w*V); % 湿度平衡方程
% 边界条件
T(1,:,:) = Tsoil;
Rh(1,:,:) = Rhsoil;
T(:,1,:) = T(:,2,:);
T(:,ny,:) = T(:,ny-1,:);
T(:,:,1) = T(:,:,2);
T(:,:,nz) = T(:,:,nz-1);
end
% 输出湿度分布图
[X,Y,Z] = meshgrid(0:dx:L,0:dy:W,0:dz:H);
scatter3(X(:),Y(:),Z(:),[],Rh(:),'filled');
colorbar;
```
请注意,这只是一个示例代码,具体的模型实现需要根据实际情况进行调整和完善。
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