傳熱領(lǐng)域經(jīng)歷多年探索,已從實(shí)驗(yàn)探索、理論計(jì)算轉(zhuǎn)為數(shù)值計(jì)算,大量數(shù)值計(jì)算方法涌現(xiàn)。數(shù)值計(jì)算能夠很好地利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力,對(duì)導(dǎo)熱控制方程進(jìn)行求解。本文對(duì)近年提出的一種新型數(shù)值計(jì)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(duì)流傳熱等領(lǐng)域中,表現(xiàn)出計(jì)算精度高、計(jì)算效率高等優(yōu)點(diǎn)。傳熱反問題是反問題的一個(gè)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(jì)算方法來進(jìn)行求解。傳熱反問題具備非線性、不適定性、計(jì)算量大求解復(fù)雜等特點(diǎn),往往采用迭代對(duì)比修正的方法來求解,占用大量計(jì)算資源。而針對(duì)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(chǎng)變量的求解方式有很大優(yōu)勢(shì),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(duì)比,由此突出半邊界法的特點(diǎn)。文章從瞬態(tài)、穩(wěn)態(tài)兩種情況進(jìn)行理論計(jì)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?yàn)?先對(duì)正問題進(jìn)行求解并和分析解對(duì)比驗(yàn)證,之后以某些節(jié)點(diǎn)在正問題求解所得出的溫度作為安裝在計(jì)算域中的熱電偶所測(cè)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(jí)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(cè)量相應(yīng)的溫度，計(jì)算域被均勻劃分??為２０節(jié)點(diǎn)。??Ａ?Ｂ??Ｘ??圖３－４穩(wěn)態(tài)反問題１計(jì)算幾何??內(nèi)部熱電偶獲得溫度數(shù)據(jù)如下：??①在節(jié)點(diǎn)５處測(cè)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(diǎn)??圖３－３穩(wěn)態(tài)正問題１溫度計(jì)算結(jié)果??由此可以看出，無論計(jì)算域劃分節(jié)點(diǎn)數(shù)是多少，半邊界法的計(jì)算精度非常??高，各節(jié)點(diǎn)計(jì)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(diǎn)??數(shù)較少時(shí)，計(jì)算域內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的計(jì)算值相較于分析解會(huì)有較大誤差。半邊界法計(jì)??算精度高的特性得以驗(yàn)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(cè)量相應(yīng)的溫度，計(jì)算域被均勻劃分??為２０節(jié)點(diǎn)。??Ａ?Ｂ??Ｘ??圖３－４穩(wěn)態(tài)反問題１計(jì)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(bào). 2014(12)
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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(qiáng)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(hào)：3480649