本文關(guān)鍵詞：基于反問題的壁面擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

  更多相關(guān)文章： 反問題 傳熱反問題 形狀優(yōu)化 靈敏度問題 伴隨問題 共軛梯度法 動(dòng)網(wǎng)格 強(qiáng)化換熱

【摘要】：近幾年來對傳熱反問題的理論研究和應(yīng)用研究逐漸引起了許多學(xué)者的興趣和關(guān)注,廣泛存在于科學(xué)研究和航天航空工程、化工工程、材料工程、動(dòng)力工程、冶金工程、無損探傷等工程領(lǐng)域的每一個(gè)分支中。傳熱反問題(Inverse Heat Transfer Problems,IHTP)是眾多反演課題當(dāng)中比較典型的一個(gè),反問題是相對于正問題而言的,是根據(jù)研究對象內(nèi)部、表面溫度信息或者易測得的數(shù)據(jù)來反求研究對象的熱物性參數(shù)、邊界條件、熱流量、幾何形狀以及源項(xiàng)等等未知參數(shù)。傳熱反問題的研究具有重要的理論研究價(jià)值和實(shí)際工程應(yīng)用意義。幾何形狀對流換熱反問題,它是傳熱反問題中重要的一部分,通過一些可測的熱物理量來反演需要的幾何形狀。其方法是以二維矩形通道內(nèi)原有擾流元結(jié)構(gòu)為初始條件,在其他條件不變時(shí),利用共軛梯度法結(jié)合靈敏度法和伴隨梯度法,通過Fluent數(shù)值模擬軟件、UDF編程技術(shù)以及動(dòng)網(wǎng)格模型來優(yōu)化擾流元結(jié)構(gòu),使換熱器有更佳的換熱效果,從而得到最優(yōu)的擾流元結(jié)構(gòu)。本文的難點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)：首先反問題在數(shù)學(xué)上的不適定性,使得反問題求解比正問題的求解困難以及復(fù)雜的多；另外,目前國內(nèi)外對傳熱反問題的研究主要是導(dǎo)熱反問題,很少有關(guān)于對流換熱反問題的研究,其原因是對流換熱反問題考慮了流動(dòng)變化對計(jì)算結(jié)果的影響,其不適定性更是難以控制；最后,筆者利用C語言編寫共軛梯度方程、靈敏度方程以及伴隨方程,然后通過UDF用戶接口與Fluent軟件連接,利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行擾流元結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到理想的擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)。在形狀優(yōu)化過程中,當(dāng)擾流元形狀改變時(shí),邊界上的網(wǎng)格坐標(biāo)點(diǎn)將發(fā)生改變,因此整個(gè)相鄰的網(wǎng)格也需要調(diào)整,這就涉及到了動(dòng)網(wǎng)格,本文采用彈簧近似光滑模型改變網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo),用局部網(wǎng)格重劃模型對網(wǎng)格進(jìn)行光滑處理。在上述理論的基礎(chǔ)上就可以采用本文的優(yōu)化算法對擾流元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化后的半圓形擾流元、三角形擾流元、六邊形擾流元和五邊形擾流元驗(yàn)證了共軛梯度法能夠有效的解決幾何形狀對流換熱反問題,且優(yōu)化后擾流元的綜合換熱效果均優(yōu)于優(yōu)化前的。
【關(guān)鍵詞】：反問題 傳熱反問題 形狀優(yōu)化 靈敏度問題 伴隨問題 共軛梯度法 動(dòng)網(wǎng)格 強(qiáng)化換熱
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號(hào)說明10-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-13
• 1.2 反問題的發(fā)展?fàn)顩r13-18
• 1.2.1 反問題研究進(jìn)程13-14
• 1.2.2 反問題的特點(diǎn)14-16
• 1.2.3 反問題的分類16-17
• 1.2.4 反問題的常用算法概括17-18
• 1.3 傳熱反問題的發(fā)展?fàn)顩r18-20
• 1.3.1 傳熱學(xué)反問題概況18-19
• 1.3.2 傳熱學(xué)反問題研究方法概括19-20
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 靈敏度方程和伴隨方程的推導(dǎo)21-42
• 2.1 靈敏度方程21-24
• 2.1.1 靈敏度概況21-22
• 2.1.2 靈敏度方程推導(dǎo)22-24
• 2.2 伴隨問題24-39
• 2.2.1 伴隨方程簡介24-25
• 2.2.2 伴隨方程推導(dǎo)25-39
• 2.3 本章小結(jié)39-42
• 第三章 共軛梯度法42-52
• 3.1 共軛梯度法簡述42-43
• 3.2 共軛梯度法基本原理43-46
• 3.3 本文共軛梯度法推導(dǎo)46-50
• 3.3.1 正問題47-48
• 3.3.2 反問題48
• 3.3.3 迭代計(jì)算48-49
• 3.3.4 收斂準(zhǔn)則49-50
• 3.3.5 計(jì)算過程50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第四章 正問題換熱與阻力特性分析52-58
• 4.1 計(jì)算模型描述52-55
• 4.1.1 物理模型52-53
• 4.1.2 邊界條件和數(shù)據(jù)處理53-55
• 4.2 網(wǎng)格獨(dú)立性考核55-56
• 4.3 換熱與阻力特性分析56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 反問題計(jì)算及結(jié)果分析58-76
• 5.1 Fluent動(dòng)網(wǎng)格58-63
• 5.1.1 動(dòng)網(wǎng)格及方法58-61
• 5.1.2 動(dòng)網(wǎng)格編程61
• 5.1.3 曲線擬合61-63
• 5.2 半圓形和三角形擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析63-67
• 5.3 六邊形擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析67-70
• 5.4 五邊形擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析70-74
• 5.5 本章小結(jié)74-76
• 第六章 結(jié)論與展望76-78
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 程方道;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在地球物理反演中的應(yīng)用[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;1994年03期

2 支浩;湯慧萍;朱紀(jì)磊;;換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀[J];化工進(jìn)展;2009年S1期

3 石友安;桂業(yè)偉;杜雁霞;曾磊;錢煒祺;;相變材料熱控系統(tǒng)內(nèi)部接觸熱阻的辨識(shí)方法研究[J];實(shí)驗(yàn)流體力學(xué);2012年04期

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本文編號(hào)：1085441