本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)型瞬態(tài)平面熱源法的實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：導(dǎo)熱系數(shù)是材料的重要熱物性參數(shù)之一,廣泛應(yīng)用于建筑節(jié)能、石油化工、航空航天等領(lǐng)域中,準(zhǔn)確快速的測(cè)量導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)材料的使用意義重大。瞬態(tài)平面熱源法是導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量方法之一,具有測(cè)量范圍廣、時(shí)間短、試件容易制備等優(yōu)點(diǎn);但受環(huán)境溫度及電源波動(dòng)、接觸熱阻等的影響,測(cè)量精度較低。本文以瞬態(tài)平面熱源法為基礎(chǔ),建立了固體導(dǎo)熱系數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并用L-M算法替代傳統(tǒng)BP算法,旨在進(jìn)一步提高測(cè)量精度。主要完成以下工作:理論分析了半無(wú)限大物體的瞬態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程,得到了探頭表面的溫升表達(dá)式;簡(jiǎn)述了改進(jìn)型TPS法的測(cè)量原理,推導(dǎo)出了導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算公式,并分析了測(cè)量誤差的主要來(lái)源;介紹了熱電阻的測(cè)溫原理,探頭選材及尺寸設(shè)計(jì)、試件加工制作的過(guò)程等,設(shè)計(jì)探頭半徑r=6.4mm、厚h=60μm,試件最小直徑和最小厚度分別為4.4r、1.2r;介紹了穩(wěn)流直流電源的基本原理,并根據(jù)設(shè)計(jì)要求,選定Agilent E3642A型直流電源為輔助加熱電源。對(duì)設(shè)計(jì)的探頭、采樣電阻進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn);用C-Therm TCi導(dǎo)熱儀,對(duì)磷青銅、鋁金屬、Pyrex玻璃、LAF 6720泡沫及微晶玻璃等材料進(jìn)行測(cè)量;以加熱功率、加熱時(shí)間、密度、環(huán)境溫度、電壓變化(或電壓變化率)及溫升(或溫升速率)為關(guān)鍵輸入變量,建立了固體導(dǎo)熱系數(shù)的BP網(wǎng)絡(luò)模型,并用MATLAB7.5完成對(duì)網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建、訓(xùn)練及檢驗(yàn)等過(guò)程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:模型1、模型2、模型3的相對(duì)誤差分別為≤3.5%、≤2%、≤10%,表明模型2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比模型1、模型3的好,以模型2為參考建立的固體導(dǎo)熱系數(shù)的BP網(wǎng)絡(luò)模型值得推薦;也表明,用BP網(wǎng)絡(luò)的方法來(lái)減小TPS法相對(duì)誤差的實(shí)驗(yàn)方案是可行的;輸入變量對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能影響很大。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)熱系數(shù) 瞬態(tài)導(dǎo)熱 接觸熱阻 TPS法 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) L-M算法
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 引言12-14
• 1.1.1 熱傳導(dǎo)基本特性12-13
• 1.1.2 導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量13-14
• 1.2 瞬態(tài)平面熱源法現(xiàn)狀分析14-15
• 1.2.1 瞬態(tài)平面熱源法簡(jiǎn)介14-15
• 1.2.2 瞬態(tài)平面熱源法應(yīng)用現(xiàn)狀15
• 1.2.3 瞬態(tài)平面熱源法存在的問(wèn)題15
• 1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介15-19
• 1.3.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史15-16
• 1.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型16-19
• 1.4 ANN在導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量中的應(yīng)用19-20
• 1.5 論文各章節(jié)的主要內(nèi)容安排20-22
• 第2章 TPS測(cè)量原理22-35
• 2.1 概述22
• 2.2 半無(wú)限大物體的瞬態(tài)導(dǎo)熱22-27
• 2.2.1 基本概念22-25
• 2.2.2 方程求解25-27
• 2.3 TPS探頭測(cè)量模型簡(jiǎn)介27-31
• 2.3.1 基本原理27-28
• 2.3.2 理想模型的建立28
• 2.3.3 理想模型的求解28-31
• 2.4 誤差分析31-33
• 2.4.1 測(cè)試材料的影響31-32
• 2.4.2 接觸熱阻的影響32
• 2.4.3 測(cè)試設(shè)備的影響32
• 2.4.4 校正方法的影響32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-35
• 第3章 TPS法測(cè)固體導(dǎo)熱系數(shù)的BP網(wǎng)絡(luò)模型35-48
• 3.1 概述35
• 3.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理35-40
• 3.2.1 BP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)35-37
• 3.2.2 BP算法的基本原理37-38
• 3.2.3 BP網(wǎng)絡(luò)計(jì)算過(guò)程38-39
• 3.2.4 BP網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)價(jià)39-40
• 3.3 BP網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題及改進(jìn)40-41
• 3.3.1 BP網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題40
• 3.3.2 BP算法的改進(jìn)方法40-41
• 3.4 MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱簡(jiǎn)介41-45
• 3.4.1 MATLAB簡(jiǎn)介41-42
• 3.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱簡(jiǎn)介42-45
• 3.4.3 圖形用戶(hù)界面簡(jiǎn)介45
• 3.5 固體導(dǎo)熱系數(shù)的BP網(wǎng)絡(luò)模型45-47
• 3.5.1 關(guān)鍵輸入?yún)?shù)分析45-46
• 3.5.2 BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)46
• 3.5.3 樣本問(wèn)題46-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 實(shí)驗(yàn)測(cè)量設(shè)備簡(jiǎn)介48-58
• 4.1 概述48
• 4.2 C-Therm TCi導(dǎo)熱儀簡(jiǎn)介48-50
• 4.3 TPS探頭的設(shè)計(jì)50-54
• 4.3.1 熱電阻傳感器基本原理50-52
• 4.3.2 探頭設(shè)計(jì)52-54
• 4.4 測(cè)量橋路的設(shè)計(jì)54-55
• 4.5 穩(wěn)流直流電源55-56
• 4.6 計(jì)算機(jī)配置56
• 4.7 其它必需設(shè)備56-57
• 4.8 本章小結(jié)57-58
• 第5章 實(shí)驗(yàn)研究與結(jié)果分析58-70
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備58
• 5.2 儀器的標(biāo)定與校準(zhǔn)58-62
• 5.2.1 探頭的標(biāo)定58-61
• 5.2.2 采樣電阻的校準(zhǔn)61-62
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析62-69
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理62-64
• 5.3.2 網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練、驗(yàn)證及結(jié)果分析64-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第6章 總結(jié)與展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75-76
• 附表 176-78
• 附表 278-80
• 附表 380-82
• 附表 482-84
• 附表 584-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況86

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