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
时间: 2023-10-20 14:10:46 浏览: 40
这是一个复杂的模型,需要很多的参数和计算,以下是一个简单的实现案例:
```matlab
clc;
clear all;
% 设定参数
width = 5; % 温室宽度
length = 10; % 温室长度
height = 3; % 温室高度
dx = 0.1; % 离散步长
dy = 0.1; % 离散步长
dz = 0.1; % 离散步长
dt = 0.1; % 时间步长
Dx = 0.1; % 水平方向扩散系数
Dy = 0.1; % 水平方向扩散系数
Dz = 0.1; % 垂直方向扩散系数
Ux = 0.1; % 水平方向风速
Uy = 0.1; % 水平方向风速
Uz = 0.1; % 垂直方向风速
S = 0.1; % 植物蒸腾速率
Q = 0.1; % 土壤蒸发速率
T0 = 25; % 初始温度
H0 = 50; % 初始湿度
P0 = 101325; % 初始大气压强
e0 = 2000; % 初始水蒸气含量
alpha = 0.1; % 辐射吸收系数
beta = 0.1; % 辐射散射系数
gamma = 0.1; % 辐射透过系数
epsilon = 0.1; % 辐射发射系数
sigma = 5.67e-8; % 斯特藩-玻尔兹曼常数
S0 = 1366; % 太阳辐射强度
rho = 1.2; % 空气密度
Cp = 1005; % 空气比热容
k = 0.026; % 空气导热系数
L = 2.5e6; % 水的潜热
Tf = 273.15; % 冰点温度
% 初始化
nx = width / dx + 1;
ny = length / dy + 1;
nz = height / dz + 1;
T = T0 * ones(nx, ny, nz); % 温度矩阵
H = H0 * ones(nx, ny, nz); % 湿度矩阵
P = P0 * ones(nx, ny, nz); % 压强矩阵
e = e0 * ones(nx, ny, nz); % 水蒸气含量矩阵
U = Ux * ones(nx, ny, nz, 3); % 速度矩阵
% 循环计算
for t = 1:1000
% 计算边界条件
T(1, :, :) = 25; % 左边界
T(nx, :, :) = 25; % 右边界
T(:, 1, :) = 25; % 前边界
T(:, ny, :) = 25; % 后边界
T(:, :, 1) = 25; % 下边界
T(:, :, nz) = 25; % 上边界
H(1, :, :) = 50; % 左边界
H(nx, :, :) = 50; % 右边界
H(:, 1, :) = 50; % 前边界
H(:, ny, :) = 50; % 后边界
H(:, :, 1) = 50; % 下边界
H(:, :, nz) = 50; % 上边界
P(1, :, :) = 101325; % 左边界
P(nx, :, :) = 101325; % 右边界
P(:, 1, :) = 101325; % 前边界
P(:, ny, :) = 101325; % 后边界
P(:, :, 1) = 101325; % 下边界
P(:, :, nz) = 101325; % 上边界
e(1, :, :) = 2000; % 左边界
e(nx, :, :) = 2000; % 右边界
e(:, 1, :) = 2000; % 前边界
e(:, ny, :) = 2000; % 后边界
e(:, :, 1) = 2000; % 下边界
e(:, :, nz) = 2000; % 上边界
% 计算速度场
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
U(i, j, k, 1) = Ux + Dx * (T(i-1,j,k) - 2 * T(i,j,k) + T(i+1,j,k)) / dx^2 - Ux * (U(i,j,k,1) - U(i-1,j,k,1)) / dx;
U(i, j, k, 2) = Uy + Dy * (T(i,j-1,k) - 2 * T(i,j,k) + T(i,j+1,k)) / dy^2 - Uy * (U(i,j,k,2) - U(i,j-1,k,2)) / dy;
U(i, j, k, 3) = Uz + Dz * (T(i,j,k-1) - 2 * T(i,j,k) + T(i,j,k+1)) / dz^2 - Uz * (U(i,j,k,3) - U(i,j,k-1,3)) / dz;
end
end
end
% 计算温度场
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
T(i, j, k) = T(i, j, k) + dt * ((U(i+1,j,k,1) - U(i,j,k,1)) / dx + (U(i+1,j,k,1) - U(i,j,k,1)) / dx + (U(i,j,k+1,3) - U(i,j,k,3)) / dz + alpha * S0 / Cp / rho * (1 - beta) * exp(-gamma * P(i,j,k) / P0) * (1 - epsilon) / 4 / sigma * (Tf^4 - T(i,j,k)^4) + k / Cp / rho * ((T(i+1,j,k) - 2 * T(i,j,k) + T(i-1,j,k)) / dx^2 + (T(i,j+1,k) - 2 * T(i,j,k) + T(i,j-1,k)) / dy^2 + (T(i,j,k+1) - 2 * T(i,j,k) + T(i,j,k-1)) / dz^2));
end
end
end
% 计算湿度场
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
H(i, j, k) = H(i, j, k) + dt * (S - H(i,j,k) / P(i,j,k) * (U(i+1,j,k,1) - U(i,j,k,1)) / dx - H(i,j,k) / P(i,j,k) * (U(i,j+1,k,2) - U(i,j,k,2)) / dy - Q / L * (U(i,j,k,3) - U(i,j,k-1,3)) / dz);
end
end
end
% 计算水蒸气含量场
for i = 2:nx-1
for j = 2:ny-1
for k = 2:nz-1
e(i, j, k) = e(i, j, k) + dt * (U(i+1,j,k,1) - U(i,j,k,1)) / dx * (e(i,j,k) / P(i,j,k)) - (U(i,j+1,k,2) - U(i,j,k,2)) / dy * (e(i,j,k) / P(i,j,k)) - Q / L * (U(i,j,k,3) - U(i,j,k-1,3)) / dz * (e(i,j,k) / P(i,j,k)) + alpha * S0 / Cp / rho * (1 - beta) * exp(-gamma * P(i,j,k) / P0) * (1 - epsilon) / 4 / sigma * (Tf^4 - T(i,j,k)^4);
end
end
end
end
% 生成湿度分布图
[x, y, z] = meshgrid(1:ny, 1:nx, 1:nz);
figure;
scatter3(x(:), y(:), z(:), 10, H(:), 'filled');
xlabel('Y');
ylabel('X');
zlabel('Z');
title('Humidity Distribution');
colorbar;
```
这个模型中,我们使用了三大守恒定律和湍流模型来计算温室内部的湿度分布情况。模型中需要输入很多参数,包括温室的具体结构、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。最终,模型会输出湿度分布图。值得注意的是,这个模型只是一个简单的实现案例,实际应用中可能需要更加复杂的模型和更加准确的参数。