【摘要】： 本文以北極海冰的熱傳導(dǎo)問題為背景，建立了北極海冰溫度場的帶有初邊值條件的一維及三維的熱傳導(dǎo)方程。依據(jù)實測的溫度數(shù)據(jù)，分別構(gòu)建了關(guān)于一維海冰熱力學(xué)參數(shù)和三維海冰及海水熱力學(xué)參數(shù)的辨識模型，應(yīng)用分布參數(shù)系統(tǒng)的參數(shù)辨識與最優(yōu)控制理論，研究其參數(shù)辨識問題，提出優(yōu)化算法，利用辨識出的最優(yōu)參數(shù)對給定的溫度場進行了數(shù)值模擬。本文研究的內(nèi)容與取得的主要結(jié)果概括如下： 1．根據(jù)北極雪，冰及海水各層溫度變化特征，忽略水平方向上的熱量傳導(dǎo)，只考慮垂直水平面上的溫度變化，建立了一維北極海冰溫度場的多區(qū)域耦合系統(tǒng)。結(jié)合實測溫度數(shù)據(jù)，采用最小二乘估計的方法，確立了以冰區(qū)域主要熱力學(xué)系數(shù)(比熱、密度和熱傳導(dǎo)系數(shù))為參數(shù)的最小二乘辨識模型。論述了該耦合系統(tǒng)弱解的存在性，關(guān)于參數(shù)的依賴性及辨識模型的可辨識性。根據(jù)最優(yōu)控制的理論，提出了最優(yōu)條件，構(gòu)造優(yōu)化算法，從而確定北極冰溫度場中冰的熱力學(xué)系數(shù)，并得到北極雪、冰、海水各層溫度分布的數(shù)值結(jié)果。 2．綜合考慮溫度在經(jīng)度方向、緯度方向和深度方向上的變化，建立了三維北極海冰溫度場的多區(qū)域耦合系統(tǒng)，系統(tǒng)考慮了大洋潮流的影響。同樣，結(jié)合實測溫度數(shù)據(jù)，采用最小二乘估計的方法，確立了以海冰及海水熱力學(xué)系數(shù)(比熱和密度)為參數(shù)的辨識模型。給出了該耦合系統(tǒng)弱解的存在性，關(guān)于參數(shù)的依賴性及辨識模型的可辨識性。并且提出了優(yōu)化算法，模擬了部分北極海域的溫度分布狀況。文中給出了確定大洋潮流速度的開邊界條件及其函數(shù)的有效方法，并介紹了求解系統(tǒng)模型的半隱式差分格式方法。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：P731.15
【圖文】：

北極海冰溫度場熱力學(xué)參數(shù)辨識與數(shù)值模擬通過式(3.9)的計算，絕對誤差為ae二14.2%。圖3.2，圖3.3，圖3.4和圖3.5中，時間從2003年11月17日到2004年3月10日。令橫軸為時間tCmin。te)，縱軸為溫度 (/centigrade)。在圖中，令T(:，t;婦表示計算溫度，Td(:

圖3.3測試點處的計算溫度 Fig.3.3TheealeulatedtemPeratureattestPoints從圖3.2和圖3.3中，我們可以看出，我們的數(shù)值模擬是有效的，因為我們的計算符合符合地學(xué)規(guī)律。海水越深，受外界大氣溫度變化的影響就越小。圖3.4和圖3.5為位置:=o.64m和位置z=1.28m處計算溫度和實測溫度的對比。仆‘切m畫的n欲之旬皿m加m刊加;廠:岌犯31OM盯」氏么泊4—— testtemPeratureTd(z.t)))——Caleula寶 edtempera玄ureT(z.t.q)))(ap羅巴‘伸蘇.nJ一..J店E。卜洲U日貶嘴t石﨑有14二

本文編號：2714795