發(fā)布時間：2023-11-24 18:01

　　相變傳熱廣泛存在于冶金、鑄造、相變溫控、相變蓄熱以及生物冷凍等工程技術(shù)領(lǐng)域。研究相變材料內(nèi)部的溫度場以及相變界面的時空演變規(guī)律,對于相變傳熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計及運行控制等均具有十分重要的意義。獲得相變傳熱邊界條件是建立相變傳熱系統(tǒng)溫度場和掌握相變界面演變規(guī)律的前提。由于相變傳熱系統(tǒng)內(nèi)部邊界熱流難以直接測量,采用傳熱學(xué)反問題方法反演相變傳熱系統(tǒng)的邊界熱流,并重構(gòu)傳熱系統(tǒng)的溫度場和相變界面的演變規(guī)律,是一種比較有效的技術(shù)方案。本文結(jié)合熔料堆相變傳熱過程,研究了二維相變傳熱邊界熱流的反演及相邊界重構(gòu)問題。主要工作包括:(1)建立了二維相變傳熱過程的數(shù)學(xué)模型,采用焓法對該傳熱過程的相變潛熱進(jìn)行處理,利用有限容積法對導(dǎo)熱微分方程進(jìn)行離散,通過數(shù)值仿真實驗分析了熱邊界條件對傳熱系統(tǒng)溫度場和相界面時空演變規(guī)律的影響,并討論了網(wǎng)格劃分對模擬結(jié)果的影響。(2)在相變傳熱過程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,利用共軛梯度法(CGM)建立了二維相變傳熱邊界熱流的反演方案。進(jìn)一步根據(jù)邊界熱流的反演結(jié)果重構(gòu)相變傳熱系統(tǒng)的瞬態(tài)溫度場和相變界面的時空演變規(guī)律。通過數(shù)值仿真試驗,獲得了在不同瞬態(tài)分布邊界熱流等條件下的反演結(jié)果以及相變界面...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
1 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 相變傳熱在加工工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.1.2 相變傳熱在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.1.3 相變傳熱在控溫領(lǐng)域的應(yīng)用
        1.1.4 相變傳熱在高溫冶金行業(yè)的應(yīng)用
    1.2 相變傳熱簡介
    1.3 相變傳熱過程國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 傳熱學(xué)反問題及共軛梯度法
        1.4.1 傳熱學(xué)反問題的研究方法
        1.4.2 基于共軛梯度法的傳熱學(xué)反問題
    1.5 本文的研究目的和研究內(nèi)容
2 相變傳熱系統(tǒng)溫度場的數(shù)值求解
    2.1 引言
    2.2 二維相變傳熱系統(tǒng)溫度分布數(shù)學(xué)模型
    2.3 常用數(shù)值方法簡介
    2.4 相變傳熱系統(tǒng)導(dǎo)熱微分方程的離散
        2.4.1 相變傳熱系統(tǒng)區(qū)域離散方法
        2.4.2 二維相變傳熱系統(tǒng)導(dǎo)熱微分方程的離散
    2.5 二維相變傳熱系統(tǒng)溫度場求解
        2.5.1 數(shù)值計算所需參數(shù)
        2.5.2 溫度場的求解
    2.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗證
    2.7 二維相變傳熱系統(tǒng)溫度場影響因素分析
    2.8 本章小結(jié)
3 基于共軛梯度法的二維相變傳熱系統(tǒng)邊界熱流反演
    3.1 引言
    3.2 最優(yōu)化方法
        3.2.1 最優(yōu)化概述
        3.2.2 最速下降法
        3.2.3 共軛梯度法
    3.3 二維相變傳熱系統(tǒng)邊界熱流的反演模型
        3.3.1 相變傳熱反問題的目標(biāo)函數(shù)
        3.3.2 基于共軛梯度法的二維相變傳熱系統(tǒng)邊界熱流反演
        3.3.3 停止迭代條件
        3.3.4 邊界熱流反演基本流程
    3.4 數(shù)值試驗及討論
        3.4.1 共軛梯度法反演方案可行性分析
        3.4.2 不同測量誤差對反演結(jié)果的影響
        3.4.3 測點數(shù)目對反演結(jié)果的影響
        3.4.4 初始猜測值對反演結(jié)果的影響
    3.5 本章小結(jié)
4 熔料堆邊界熱流反演及相界面重構(gòu)
    4.1 引言
    4.2 熔料堆相變傳熱過程模型
    4.3 數(shù)值試驗及討論
        4.3.1 數(shù)值試驗條件
        4.3.2 不同測量誤差對反演結(jié)果的影響
        4.3.3 測點數(shù)目對反演結(jié)果的影響
        4.3.4 初始猜測值對反演結(jié)果的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
    A.作者在攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項目



本文編號：3866315