板坯連鑄結(jié)晶器熱邊界條件的模糊反演.pdf

1、在冶金工程領(lǐng)域,結(jié)晶器作為連鑄系統(tǒng)的核心部分,對(duì)鋼液凝固過(guò)程、鑄坯表面品質(zhì)以及連鑄機(jī)的生產(chǎn)效率均有很大影響。利用數(shù)值模擬方法研究連鑄凝固過(guò)程得到了廣泛應(yīng)用。要想獲得可靠的模擬結(jié)果,必須準(zhǔn)確確定鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱邊界條件。由于結(jié)晶器的實(shí)際工作環(huán)境非常復(fù)雜,其熱邊界條件(鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱流分布)難以直接測(cè)量,根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)置熱電偶的溫度測(cè)量信息,采用傳熱學(xué)反問(wèn)題(Inverse Heat Conduction Problem,IHC

2、P)方法估計(jì)鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱邊界條件成為一種可行方案。
　　基于模糊集合理論的分散模糊推理(Decentralized Fuzzy Inference,DFI)方法是一種具有良好抗不適定性的傳熱學(xué)反問(wèn)題研究方法。DFI方法屬于不確定性推理方法的范疇,與傳統(tǒng)的傳熱學(xué)反問(wèn)題研究方法相比,對(duì)非確定性信息的處理能力較強(qiáng),能夠利用不準(zhǔn)確和不完備的觀(guān)測(cè)信息進(jìn)行推理與決策,且推理過(guò)程具有良好的容錯(cuò)能力及魯棒性。
　　本文采用DFI方

3、法研究了板坯結(jié)晶器熱邊界條件的反演問(wèn)題,針對(duì)已有的基于定性分析綜合加權(quán)的分散模糊推理(QDFI)方法所存在的問(wèn)題,提出了一種基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法。主要研究工作如下:
　　①建立了板坯結(jié)晶器的二維傳熱模型,利用有限元分析方法求解了結(jié)晶器的溫度分布,并對(duì)所建立的結(jié)晶器傳熱數(shù)值模型進(jìn)行了網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證;通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)分析了拉坯速度、冷卻水流速及銅板冷卻水槽布置方式等對(duì)板坯結(jié)晶器溫度分布的影響。
　　

4、②介紹了DFI方法的基本理論;利用基于定性分析綜合加權(quán)的分散模糊推理(QDFI)方法對(duì)結(jié)晶器的熱邊界條件進(jìn)行了估算,通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)分別討論了熱流分布初始猜測(cè)值、溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)目以及測(cè)量誤差等因素對(duì)反演結(jié)果的影響,并與CGM進(jìn)行了比較,說(shuō)明了DFI方法及CGM求解傳熱學(xué)反問(wèn)題的局限性及存在的問(wèn)題。
　　③為了進(jìn)一步改善DFI方法在傳熱學(xué)反問(wèn)題中的應(yīng)用效果,針對(duì)QDFI反演方法所存在的問(wèn)題,建立了一種基于正態(tài)分布函數(shù)確定影響關(guān)系矩陣的綜

5、合加權(quán)方法,形成了基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法。
　?、芾帽疚乃⒌腘DFI方法研究了平板熱邊界條件的反演問(wèn)題,驗(yàn)證了所提出 NDFI方法的有效性。將所建立的基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法應(yīng)用到板坯結(jié)晶器熱邊界條件分布的反演問(wèn)題中,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)分析了板坯結(jié)晶器熱流分布初始猜測(cè)值、溫度測(cè)點(diǎn)數(shù)目及測(cè)量誤差對(duì)反演結(jié)果的影響,并與QDFI方法的反演結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,分析了所建立的NDFI方法的抗