傳熱領(lǐng)域經(jīng)歷多年探索,已從實驗探索、理論計算轉(zhuǎn)為數(shù)值計算,大量數(shù)值計算方法涌現(xiàn)。數(shù)值計算能夠很好地利用計算機的計算能力,對導(dǎo)熱控制方程進(jìn)行求解。本文對近年提出的一種新型數(shù)值計算方法——半邊界法,進(jìn)行研究。該方法已被應(yīng)用于材料結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱對流傳熱等領(lǐng)域中,表現(xiàn)出計算精度高、計算效率高等優(yōu)點。傳熱反問題是反問題的一個分支問題,主要專注于傳熱方面的反問題的求解。由于缺少邊界條件,所以不能用傳統(tǒng)正問題數(shù)值計算方法來進(jìn)行求解。傳熱反問題具備非線性、不適定性、計算量大求解復(fù)雜等特點,往往采用迭代對比修正的方法來求解,占用大量計算資源。而針對傳熱反問題中部分邊界條件未知的情況,半邊界法的從一半邊界端掃掠求解全場變量的求解方式有很大優(yōu)勢,因而本文將該方法應(yīng)用于傳熱的反問題求解中。本文將詳細(xì)介紹半邊界法處理導(dǎo)熱微分方程的過程,并與有限體積法進(jìn)行相應(yīng)的對比,由此突出半邊界法的特點。文章從瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)兩種情況進(jìn)行理論計算,每種求解狀態(tài)下再細(xì)分為直角坐標(biāo)和柱坐標(biāo)進(jìn)行求解。求解順序為:先對正問題進(jìn)行求解并和分析解對比驗證,之后以某些節(jié)點在正問題求解所得出的溫度作為安裝在計算域中的熱電偶所測溫度輸出數(shù)據(jù),并將正問題中... 

【文章來源】：華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖３－１網(wǎng)格劃分方式??

ｇ?＝?１．５＊１０７Ｗ／ｍ３。邊界上己知左界面Ａ的溫度為１９６．８°Ｃ，求解板內(nèi)溫度分布，??并反推Ｂ壁面溫度：??如圖３－４所示在板子內(nèi)部安插熱電偶來測量相應(yīng)的溫度，計算域被均勻劃分??為２０節(jié)點。??Ａ?Ｂ??Ｘ??圖３－４穩(wěn)態(tài)反問題１計算幾何??內(nèi)部熱電偶獲得溫度數(shù)據(jù)如下：??①在節(jié)點５處測得相應(yīng)的溫度為Ｉ９６．４０°Ｃ??２２??

?０．００２?ｘ（ｍ）?０?００４?０．００８??（ｃ）２０節(jié)點??圖３－３穩(wěn)態(tài)正問題１溫度計算結(jié)果??由此可以看出，無論計算域劃分節(jié)點數(shù)是多少，半邊界法的計算精度非常??高，各節(jié)點計算值與分析解近乎完全重合。相比于此，有限體積法在劃分節(jié)點??數(shù)較少時，計算域內(nèi)部節(jié)點的計算值相較于分析解會有較大誤差。半邊界法計??算精度高的特性得以驗證。??【反問題１（一維第一類邊界條件）】：厚度為７?ｍｍ的無限大平板，板內(nèi)安插熱??電偶獲得相應(yīng)的溫度數(shù)據(jù)。板子導(dǎo)熱系數(shù)為３５?Ｗ／（ｍ？ｋ），板內(nèi)均勻內(nèi)熱源為??ｇ?＝?１．５＊１０７Ｗ／ｍ３。邊界上己知左界面Ａ的溫度為１９６．８°Ｃ，求解板內(nèi)溫度分布，??并反推Ｂ壁面溫度：??如圖３－４所示在板子內(nèi)部安插熱電偶來測量相應(yīng)的溫度，計算域被均勻劃分??為２０節(jié)點。??Ａ?Ｂ??Ｘ??圖３－４穩(wěn)態(tài)反問題１計算幾何??內(nèi)部熱電偶獲得溫度

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]第一類邊界條件下的松散煤體非穩(wěn)態(tài)傳熱反問題研究[J]. 陳清華,徐曼曼,龐立,劉澤功,關(guān)維娟.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2014(12)
[2]圓筒壁內(nèi)的溫度分布計算及分析[J]. 白凈.  山西建筑. 2007(25)
[3]柱坐標(biāo)下變熱物性非定常軸對稱導(dǎo)熱方程的解析解[J]. 蔡睿賢,張娜.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2002(11)
[4]圓柱坐標(biāo)系內(nèi)二維雙曲型導(dǎo)熱的數(shù)值模擬[J]. 周建華,劉登瀛,徐建中,蔣方明.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2002(05)
[5]不適定問題研究的若干進(jìn)展[J]. 郭慶平,王偉滄,向平波,童仕寬.  武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版). 2001(01)
[6]二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱反問題的正則化解法[J]. 王登剛,劉迎曦,李守巨.  吉林大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報. 2000(02)
[7]一種確定綜合溫度的新方法——傳熱反問題法[J]. 刁乃仁,王亞蘭,JosephVIRGONE.  西南工學(xué)院學(xué)報. 2000(01)

碩士論文
[1]基于傳熱反問題模型的薄板坯結(jié)晶器傳熱研究[D]. 羅存陽.燕山大學(xué) 2017
[2]基于反問題的壁面擾流元強化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D]. 薛亞海.河北工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3480649