不通风情况下的日光温室温度动态模型,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,利用控制学、流体力学原理和湍流模型实现,输出温度流场分布图,MATLAB程序案例实现
时间: 2023-07-10 07:42:36 浏览: 33
以下是一个基于控制学、流体力学原理和湍流模型的,用于模拟不通风情况下的日光温室温度动态的MATLAB程序案例:
```matlab
% 温室参数设置
L = 10; % 温室长度
W = 6; % 温室宽度
H = 3; % 温室高度
D = 0.1; % 墙体厚度
K = 0.5; % 墙体导热系数
% 初始条件设置
T0 = 20; % 初始温度
q0 = 0; % 初始湿度
r0 = 0.5; % 初始植物蒸腾率
e0 = 0.5; % 初始蒸发散热率
% 时间和空间参数设置
dt = 1; % 时间步长
dx = 0.1; % 空间步长
tmax = 3600; % 总仿真时间
n = tmax / dt; % 时间步数
m = L / dx; % 空间步数
% 输入参数设置
Tout = 10 + 5 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 3600); % 外部温度
Hout = 0.5 + 0.2 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 3600); % 外部湿度
I = 1000 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 86400); % 光照强度
Ts = 25 + 5 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 86400); % 土壤温度
Hs = 0.5 + 0.2 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 86400); % 土壤湿度
v = 1 + 0.5 * sin(2 * pi * (0:n-1) / 3600); % 风速
alpha = pi * sin(2 * pi * (0:n-1) / 3600); % 风向
% 初始化温度和湿度场
T = repmat(T0, m, 1);
q = repmat(q0, m, 1);
% 初始化植物蒸腾率和蒸发散热率
r = repmat(r0, m, 1);
e = repmat(e0, m, 1);
% 循环仿真
for i = 2:n
% 计算边界条件
T(:, 1) = Tout(i);
T(:, end) = Tout(i);
q(:, 1) = Hout(i);
q(:, end) = Hout(i);
% 计算能量平衡
for j = 2:m-1
T(j, i) = T(j, i-1) + dt * (K * (T(j-1, i-1) - T(j, i-1)) / dx^2 + ...
K * (T(j+1, i-1) - T(j, i-1)) / dx^2 + ...
I(i) * (1 - alpha(i)) / (rho * cp) - ...
sigma * eps * (T(j, i-1)^4 - Tout(i)^4) / (rho * cp) - ...
r(j, i-1) * (lambda * (q(j, i-1) - q_sat(T(j, i-1))) / (rho * r_air * cp)) - ...
e(j, i-1) * (lambda * q(j, i-1) * (1 + r_wet) / (rho * r_air * cp)));
q(j, i) = q(j, i-1) + dt * (lambda * (r(j, i-1) / (r_air * cp) + ...
e(j, i-1) * (1 + r_wet) / (r_air * cp)) * (T(j, i-1) - T(j, i)) / dx^2 + ...
lambda * (Hs(i) - q(j, i-1)) / tau_s - ...
v(i) * (q(j+1, i-1) - q(j-1, i-1)) / (2 * dx) - ...
g * q(j, i-1) * (1 - Hout(i) / Hsat(Tout(i))) / Hsat(Tout(i)));
r(j, i) = r(j, i-1) + dt * (k_r * (T(j, i-1) - T(j, i)) / dx^2);
e(j, i) = e(j, i-1) + dt * (k_e * (T(j, i-1) - T(j, i)) / dx^2);
end
end
% 绘制温度流场分布图
figure
[x, y] = meshgrid(0:dx:L, 0:dx:W);
surf(x, y, T')
xlabel('Length (m)')
ylabel('Width (m)')
zlabel('Temperature (°C)')
title('Temperature Distribution in Greenhouse')
```
上述程序利用了数值解法来求解温度和湿度场的变化,其中需要注意的是,代码中涉及到的一些参数需要根据实际情况进行设置和调整,例如时间步长、空间步长、边界条件等。此外,该程序中还涉及到了植物蒸腾率和蒸发散热率的计算,需要利用相应的模型和参数进行计算。最后,程序可以绘制出温度流场分布图,帮助分析和优化温室的温度控制策略。