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,利用能量平衡方程、生长模型等微分方程,输出温度随时间变化曲线图,MATLAB程序案例

时间: 2023-08-12 09:04:08 浏览: 47
这是一个非常复杂的问题,需要进行大量的数学建模和计算。以下是一个简单的MATLAB程序示例,用于演示如何使用能量平衡方程和生长模型来建立模型,并绘制温度随时间变化的曲线。 ``` % 温室参数 L = 10; % 温室长度(m) W = 5; % 温室宽度(m) H = 2.5; % 温室高度(m) A = 2*(L*H + W*H); % 温室表面积 V = L*W*H; % 温室体积 k = 0.5; % 温室墙体导热系数(W/mK) Tout = 10; % 外部温度(℃) RHout = 60; % 外部相对湿度(%) I = 800; % 光照强度(W/m2) Tsoil = 15; % 土壤温度(℃) RHsoil = 70; % 土壤相对湿度(%) ET = 0.1; % 植物蒸腾率(mmol/m2s) E = 0.5; % 蒸发散热率(mmol/m2s) alpha = 0.8; % 大气透明度 v = 1; % 风速(m/s) theta = 30; % 风向(度) % 时间参数 t_start = 0; % 起始时间(s) t_end = 86400; % 结束时间(s) dt = 60; % 时间步长(s) t = t_start:dt:t_end; % 时间序列 % 初始温度和湿度 Tin = 20; % 初始温度(℃) RHin = 50; % 初始相对湿度(%) % 能量平衡方程 Cp = 1005; % 气体比热容(J/kgK) rho = 1.2; % 空气密度(kg/m3) sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数(W/m2K4) % 生长模型 k1 = 0.3; % 生长速率常数1 k2 = 0.02; % 生长速率常数2 k3 = 0.01; % 生长速率常数3 Tmin = 10; % 最低温度(℃) Tmax = 30; % 最高温度(℃) % 初始化温度和湿度向量 T = ones(size(t))*Tin; RH = ones(size(t))*RHin; % 循环计算温度和湿度 for i = 2:length(t) % 外部温度和湿度 Tout_i = Tout; RHout_i = RHout; % 光照强度 Q = I*A*(1-alpha); % 气体密度 rho_i = rho*(T(i-1)+273.15)/(Tin+273.15); % 能量平衡方程 Qh = rho_i*Cp*V*(T(i-1)-Tout_i)/dt; Qs = sigma*A*(T(i-1)^4-Tout_i^4)/dt; Qe = rho_i*ET*18*V*(611*exp(17.27*T(i-1)/(T(i-1)+237.3))-RH(i-1)/100*611*exp(17.27*Tin/(Tin+237.3)))/dt; Qp = rho_i*E*2.45*V*(RH(i-1)/100-RHout_i/100)/dt; Qg = k*A*(T(i-1)-Tsoil)/dt; Qw = rho_i*Cp*V*(T(i-1)-T(i-2))/dt; Qf = Q*cosd(theta)/dt; Qr = rho_i*Cp*V*(T(i-1)-Tin)/dt; Qin_i = Qh+Qs+Qe+Qp+Qg+Qw+Qf+Qr; % 生长模型 Tave = (T(i-1)+Tin)/2; if Tave < Tmin kT = 0; elseif Tave > Tmax kT = 1; else kT = (Tave-Tmin)/(Tmax-Tmin); end R = k1*(1-exp(-k2*I))*exp(-k3*Tave)*kT; % 更新温度和湿度 Tin_i = Tin + Qin_i/(rho_i*Cp*V); RHin_i = RHin + R*(RHin/100)*(RHsoil-RHin)/dt; % 记录温度和湿度 T(i) = Tin_i; RH(i) = RHin_i; % 更新初始温度和湿度 Tin = Tin_i; RHin = RHin_i; end % 绘制温度随时间变化的曲线 plot(t/3600,T) xlabel('时间(小时)') ylabel('温度(℃)') title('温室温度动态模型') ``` 请注意,这个示例程序只是一个非常简单的模型,实际的模型可能需要更多的参数和更复杂的计算。

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