穩(wěn)態(tài)耦合傳熱系統(tǒng)的模糊反演.pdf

1、傳熱學反問題（Inverse heat transfer problem, IHTP)是指基于傳熱系統(tǒng)的溫度觀測信息反演系統(tǒng)的某些未知特征參量，如邊界條件、熱物性參數(shù)和幾何形狀等。涉及耦合傳熱的各類換熱設備廣泛應用于電站、制冷、煉油和化工等工程領域。傳熱學反問題方法為換熱設備的優(yōu)化設計、換熱設備性能的綜合評價及在線監(jiān)測等提供了一種十分有前途的技術方案。
　　由于傳熱學反問題所固有的不適定性，目前常用的傳熱學反問題典型研究方法，如共

2、軛梯度法（ Conjugate Gradient Method, CGM）和遺傳算法（ Genetic Algorithm, GA）等研究方法，對溫度測點數(shù)目和測量誤差等具有較強的依賴性，難以獲得理想的反演結果?；谀：碚摶A的分散式模糊推理方法（Decentralized Fuzzy Inference method, DFIM））是一種具有良好魯棒性和容錯能力的不確定推理方法，能夠基于不精確和不完備的觀測信息做出有效的決策，為傳熱

3、學反問題的研究提供了一種十分有效的理論方法。
　　本文研究了基于DFIM的穩(wěn)態(tài)耦合傳熱系統(tǒng)的反演問題，主要內容包括：
　?、俳o出了一種求解流固耦合傳熱正問題的BEM-FVM方法。針對二維穩(wěn)態(tài)耦合傳熱問題，分別采用邊界元法（Boundary Element Method, BEM）和有限容積法（Finite Volume Method, FVM）求解固體導熱及流體傳熱正問題的數(shù)值模型，并結合流固界面溫度和熱流連續(xù)條件，確定固體

4、邊界的節(jié)點溫度及流體區(qū)域的溫度場。
　?、诟攀隽瞬捎肅GM和GA方法求解反問題的基本原理和流程，并基于CGM和GA，反演了圓管流固耦合傳熱系統(tǒng)的固態(tài)附著層外壁邊界的幾何形狀。結合數(shù)值實驗，討論了在上述兩種反演方法下，邊界幾何形狀的初始猜測值、溫度測點數(shù)目以及測量誤差等因素對反演結果的影響，總結了CGM和GA兩種優(yōu)化方法在求解反問題中存在的問題。
　　③結合傳熱學反問題存在的問題和模糊推理方法的特點，建立了求解二維穩(wěn)態(tài)耦合傳熱

5、系統(tǒng)反問題的分散式模糊推理方法（DFIM）。以溫度測量值與傳熱正問題計算值的偏差作為輸入信息進行分散模糊推理；建立了一種基于正態(tài)分布的綜合加權方法，對各個分散模糊推理分量進行加權綜合，獲得待反演參數(shù)分布的補償量，對反演參數(shù)分布的當前猜測值進行修正。
　?、軕盟岢龅腄FIM方法，分別研究了二維流固耦合傳熱系統(tǒng)的邊界幾何形狀反演問題和邊界熱流分布反演問題，并與CGM和GA兩種方法的反演結果的對比，驗證了 DFIM求解耦合傳熱反問題