基于VB和MATLAB的日光温室热环境模型构建与结构优化

摘要

日光温室是我国特有的温室结构形式，具有造价低、节约能源和经济效益良好的特点。墙体作为日光温室围护结构中重要的组成部分，具有保温蓄热功能，但目前日光温室存在墙体结构不合理问题，针对这种情况，本文建立了基于VB和MATLAB的温室热环境可视化软件，并利用该模型对各典型区域进行结构优化研究。本研究主要内容与结论如下： 在分析日光温室环境内多种物理过程的基础上，对日光温室的后墙、后坡和土壤采用分层方式考虑，分别列出各层的热平衡方程；分析不同材质和结构对温室环境的影响；将水分相变带来的潜热变化计算在各部分的热平衡方程中。 利用VB和MATLAB混合编程开发了可视化日光温室热环境模拟软件。利用COMBuilder将MATLAB函数编译成组件，成为独立的COM对象；VB建立主界面并调用这些组件。在主界面直接输入外界气象条件参数、温室结构参数、温室分层墙体、分层土壤和分层后坡的热物性参数、覆盖物的参数、作物的叶面积指数等参数，便可以模拟计算出各温度值。 通过北京大兴区供试日光温室环境因子实测值与模拟值的比较分析表明：室内气温模拟精度IA为0.74，后墙表面温度模拟精度IA为0.83，土壤表面温度模拟精度IA为0.79，模型模拟值与实测值吻合程度好，可以准确模拟温度值的变化。 利用该模型对我国几个典型地区的日光温室结构进行优化比较得出：在满足夜间室内最低气温为8℃的情况下，北京地区的土墙厚度为0.70m，沈阳地区的土墙厚度为1.25m，寿光地区的土墙厚度为0.65m。在后坡内外表面增加隔热材料，可以提高温室空气温度，当增加的隔热材料厚度为0.2m时，室内温度增幅可以达到1.3℃。

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声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内研究进展

1.3国外研究现状

1.4研究目标

1.5研究内容

1.6拟采取的研究方法、技术路线

第二章数学模型的建立及参数的选择

2.1引言

2.2温室环境中的物理过程

2.3温室环境的数学模型

2.4模型中主要质能平衡方程的建立

2.5模型参数的选择

2.6边界条件

2.7初始条件

2.8本章小结

第三章 基于VB和MATLAB的软件开发

3.1软件开发语言介绍

3.2 VB调用MATLAB的几种方法

3.3模型软件的总体设计

3.4软件各功能模块介绍

3.5本章小结

第四章 模型验证试验和结果分析

4.1引言

4.2日光温室环境因子测量试验

4.3试验数据分析

4.4模拟与实测结果比较及分析

4.5本章小结

第五章 模型对典型区域结构优化的研究

5.1现有模型对墙体的优化

5.2典型地区的墙体结构优化

5.3本章小结

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

附录

致谢

个人简历