板坯連鑄結晶器熱邊界條件的模糊反演.pdf

1、在冶金工程領域,結晶器作為連鑄系統(tǒng)的核心部分,對鋼液凝固過程、鑄坯表面品質以及連鑄機的生產(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程得到了廣泛應用。要想獲得可靠的模擬結果,必須準確確定鑄坯與結晶器界面間的熱邊界條件。由于結晶器的實際工作環(huán)境非常復雜,其熱邊界條件(鑄坯與結晶器界面間的熱流分布)難以直接測量,根據(jù)結晶器內(nèi)置熱電偶的溫度測量信息,采用傳熱學反問題(Inverse Heat Conduction Problem,IHC

2、P)方法估計鑄坯與結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反問題研究方法。DFI方法屬于不確定性推理方法的范疇,與傳統(tǒng)的傳熱學反問題研究方法相比,對非確定性信息的處理能力較強,能夠利用不準確和不完備的觀測信息進行推理與決策,且推理過程具有良好的容錯能力及魯棒性。
　　本文采用DFI方

3、法研究了板坯結晶器熱邊界條件的反演問題,針對已有的基于定性分析綜合加權的分散模糊推理(QDFI)方法所存在的問題,提出了一種基于正態(tài)分布綜合加權的分散模糊推理(NDFI)方法。主要研究工作如下:
　?、俳⒘税迮鹘Y晶器的二維傳熱模型,利用有限元分析方法求解了結晶器的溫度分布,并對所建立的結晶器傳熱數(shù)值模型進行了網(wǎng)格無關性驗證;通過數(shù)值仿真實驗分析了拉坯速度、冷卻水流速及銅板冷卻水槽布置方式等對板坯結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的分散模糊推理(QDFI)方法對結晶器的熱邊界條件進行了估算,通過數(shù)值仿真實驗分別討論了熱流分布初始猜測值、溫度測點數(shù)目以及測量誤差等因素對反演結果的影響,并與CGM進行了比較,說明了DFI方法及CGM求解傳熱學反問題的局限性及存在的問題。
　?、蹫榱诉M一步改善DFI方法在傳熱學反問題中的應用效果,針對QDFI反演方法所存在的問題,建立了一種基于正態(tài)分布函數(shù)確定影響關系矩陣的綜

5、合加權方法,形成了基于正態(tài)分布綜合加權的分散模糊推理(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題,驗證了所提出 NDFI方法的有效性。將所建立的基于正態(tài)分布綜合加權的分散模糊推理(NDFI)方法應用到板坯結晶器熱邊界條件分布的反演問題中,通過仿真實驗分析了板坯結晶器熱流分布初始猜測值、溫度測點數(shù)目及測量誤差對反演結果的影響,并與QDFI方法的反演結果進行了對比,分析了所建立的NDFI方法的抗