半边界法在多维传热计算中的应用

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaogaozai11111
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传热领域经历多年探索,已从实验探索、理论计算转为数值计算,大量数值计算方法涌现。数值计算能够很好地利用计算机的计算能力,对导热控制方程进行求解。本文对近年提出的一种新型数值计算方法——半边界法,进行研究。该方法已被应用于材料结构、导热对流传热等领域中,表现出计算精度高、计算效率高等优点。传热反问题是反问题的一个分支问题,主要专注于传热方面的反问题的求解。由于缺少边界条件,所以不能用传统正问题数值计算方法来进行求解。传热反问题具备非线性、不适定性、计算量大求解复杂等特点,往往采用迭代对比修正的方法来求解,占用大量计算资源。而针对传热反问题中部分边界条件未知的情况,半边界法的从一半边界端扫掠求解全场变量的求解方式有很大优势,因而本文将该方法应用于传热的反问题求解中。本文将详细介绍半边界法处理导热微分方程的过程,并与有限体积法进行相应的对比,由此突出半边界法的特点。文章从瞬态、稳态两种情况进行理论计算,每种求解状态下再细分为直角坐标和柱坐标进行求解。求解顺序为:先对正问题进行求解并和分析解对比验证,之后以某些节点在正问题求解所得出的温度作为安装在计算域中的热电偶所测温度输出数据,并将正问题中某部分已知边界设为未知,从而结合其他条件反推未知边界的变量分布情况。从计算结果来看,利用半边界法由输入数据反推边界上变量分布情况精确度非常高,这种高精度的求解为边界条件未知的热反问题求解提供了新的思路。除此之外,本文还对热电偶的测量误差、安装位置等参数对计算结果的影响进行相应研究,总结出了测量误差在计算域中传递的规律,从而更好地提高反推值精度。本文为传热反问题的求解提供了新的思路,也为半边界法指明新的应用方向。
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