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、動力工程、冶金工程、無損探傷等工程領(lǐng)域的每一個分支中。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,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值和實際工程應(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,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)。本文的難點及創(chuàng)新點：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變化對計算結(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,邊界上的網(wǎng)格坐標(biāo)點將發(fā)生改變,因此整個相鄰的網(wǎng)格也需要調(diào)整,這就涉及到了動網(wǎng)格,本文采用彈簧近似光滑模型改變網(wǎng)格節(jié)點的坐標(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。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】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明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 迭代計算48-49
• 3.3.4 收斂準(zhǔn)則49-50
• 3.3.5 計算過程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 反問題計算及結(jié)果分析58-76
• 5.1 Fluent動網(wǎng)格58-63
• 5.1.1 動網(wǎng)格及方法58-61
• 5.1.2 動網(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)部接觸熱阻的辨識方法研究[J];實驗流體力學(xué);2012年04期

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本文編號：1085441