最小二乘原理求解多维瞬态导热反问题

采用最小二乘法原理，研究了确定未知边界条件的多维瞬态导热反问题求解方法。     

多层高反膜光学常数和厚度的反演

基于精英保留策略的遗传算法具有良好的全局寻优能力和很强的鲁棒性,基于Levenberg-Marquardt 算法的非线性最小二乘法具有快速、高效的局部收敛能力.研究了将这两种算法结合起来求解多层膜光学常数和厚度的可行性和有效性.结果表明:基于两种算法的组合反演算法综合了这两种算法的优点,能以较大的概率、较高的精度找到在实际约束条件下多层膜的光学常数和厚度,特别是在寻找全局最优解方面表现出色.根据全光谱透射拟合法基本原理,应用组合反演算法分别在考虑测量误差与不考虑测量误差两种情况下反演 15 层规整高反膜的光学常数和厚度,得到了较为精确的薄膜参数.模拟实验表明:此组合反演算法可有效地求解多层膜反演问题,在反演多层膜光学常数和厚度方面具有实际的应用价值.     

基于改进布谷鸟算法识别瞬态热传导问题的导热系数

基于改进布谷鸟算法反演瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性热传导问题转换为线性热传导问题,使用边界元法求解瞬态热传导正问题.将导热系数的反演转化为函数表达式中未知参数的反演,使用改进布谷鸟算法求解未知参数.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法迭代次数大大减少.数值算例表明对改进布谷鸟算法,增加测点数量迭代次数增加;增加鸟巢数量迭代次数减少;减小测量误差计算结果更精确,同时迭代次数更少.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演导热系数的准确性和有效性.     

被动式太阳房内部热质体非线性理想比热容研究

建筑内部热质体性能对室内热环境起着十分重要的作用。本文通过建立被动式太阳房"双板"简化模型,以提高室内热舒适度为目标,从反问题的思路研究建筑内部热质体非线性理想比热容。提出了多尺度十段法来近似描述热质体的非线性比热容特性,计算了北京冬季一月份工况下,不同导热系数的内部热质体非线性理想比热容特性。结果表明:该方法可有效求解建筑内部热质体的非线性理想比热容特性;理想非线性比热容特性近似于δ函数;在一定范围内导热系数增大对热质体优化后室内热舒适度影响不大,比热容集中点略微上移。     

热损耗条件下导热系数反演模型及实验研究

通过导热反问题反演求解导热系数通常误差较大,本文构建考虑热损耗条件下的虚拟薄板模型精确求解导热系数。首先通过数值算例验证模型的准确性和稳定性,正向问题使用有限差分法进行求解,反问题求解采用人工蜂群算法进行目标函数最优化。然后搭建第二类边界条件下导热正向装置,进行导热系数实例反演和实验研究,并将新模型与理论模型反演结果对比分析。结果表明理论模型反演结果的相对误差约为-14.76%,而新模型下导热系数反演相对误差达到-4.67%。新模型较理论模型反演结果更精确,有效降低了热损耗对反演的影响,提高了反演精度,更符合实际工况。     

材料热物性与热源强度辨识的改进遗传算法

建立二维非线性导热逆问题(IHCP)的数学模型.通过对基本遗传算法逐步改进得到三种不同改进阶段的遗传算法,分别用于反演导热问题中材料的导热系数及其内部热源强度,并比较遗传算法在各改进阶段用于求解导热逆问题时的收敛速度与求解精度,寻求一种使导热逆问题求解效率与计算精度更高的遗传算法改进策略.结果表明:提出的遗传算法改进策略达到了预期目的.     

基于Hirota方法探求非零边界条件下MNLS/DNLS方程的孤子解

Hirota双线性导数变换处理非线性偏微分方程，是一种比反散射变换更为方便的直接方法。本文展示了Hirota双线性导数变换法应用于求解非线性可积方程的一般手续，以非零驻波边界条件下修正的非线性薛定谔(MNLS)方程为例，探求其孤子解；再通过简单的参数归零法直接得到导数非线性薛定谔(DNLS)方程在非零常数边界条件下的相应孤子解，亮/暗孤子解随时间和空间变量的演化也通过图像加以演示，所得孤子解与反散射方法得到的结果一致相符。     

轴对称介质内辐射源项反演算法

结合Abel变换和离散坐标法,提出了一种基于CCD相机采集的单幅辐射图像重建轴对称发射-吸收介质内辐射源项分布的反演算法。通过在求解辐射正问题得到的准确值的基础上,添加随机噪声模拟试验测量数据,分析了网格数目、辐射源项分布形式、吸收系数和测量误差对算法反演精度的影响。测试结果表明:该算法对测量误差不敏感,在有测量误差的情况下也能够准确的重建介质内的辐射源项分布。     

计算热物性参数的导热反问题

本文作者根据现场测得的、生产过程中钢锭模内部若干点温度变化规律,用有限差分求解导热反问题的方法计算了钢锭模材料的导热系数及其随温度的变化。同时,对同种材料在“通电法测量导热系数”的试验台上进行精确测量,计算结果与实验结果对比表明:计算得到的导热系数落在实验数据分散度范围之内。     

基于极大似然估计法求解微燃机特性反问题

发展了一种基于极大似然估计法求解微燃机特性反问题的方法.构建了微燃机全工况模型和反问题求解方法.为对上述模型和方法进行验证,将模拟数据加上测量误差作为反问题的求解条件,反推了单元部件额定效率和压气机特性模型参数.结果表明,单元部件额定效率估计值与原给定值差别较小,压气机特性模型能够较好地表达压气机特性线信息.     

热法磷酸燃烧塔内传热特性的工程计算方法

在对热法磷酸燃烧塔进行余热利用的技术改造过程中,迫切需要了解燃烧塔内的传热特性,并准确地计算出塔内的换热量．本文分析了热法磷酸燃烧塔内的传热特性及其影响因素,提出了热法磷酸燃烧塔内传热特性的工程计算方法,由此可以获得余热回收换热量的计算公式．本文对某燃烧塔进行了实际计算,所获得的磷酸余热回收换热量与实验值的比较,误差在１０％以内,满足工程计算的精度要求。这不仅为热法磷酸的余热利用提供了理论指导,而且在实际的磷燃烧塔余热利用的技术改造过程中也具有很强的工程应用价值．     

风冷热泵除霜的实验研究

对一台风冷热泵室外侧蒸发器在不同的时刻进行除霜实验测试 ,研究了热泵在不同时刻除霜对机组性能的影响 ,提出了热泵开始除霜的最佳时刻。实验结果表明 ,新型除霜控制法可以有效地改善热泵循环效率。研究结论对热泵系统设计具有重要的参考价值     

An exact solution for thermal analysis of a cylindrical object using hyperbolic thermal conduction model

In this paper, the hyperbolic heat conduction equation in a cylinder subjected to a special heat flux boundary condition is solved. Equations are solved by deriving the analytical solution using separation of variables method. The temperature layers and profiles of sample calculations are presented. The wavy nature of this kind of heat conduction can easily be seen in the temperature profiles. It is found that with the increasing Vernotte number, a point can get to higher temperature during the process. Also, it can be perceived from temperature profiles that it is possible that the temperature of different points of object becomes even lower than the initial temperature.     

含对流与蒸发表面的有限厚度材料的双曲型热传导分析

本文对于含有对流与蒸发表面的有限厚度材料,在遭受一脉冲表面热流作用时的双曲型热传导进行了分析,采用热势函数描述的双曲型热传导方程来描述该问题,并用有限差分法进行数值求解．同时,本文还就表面对流与蒸发对材料表面与内部瞬态温度变化的影响以及材料双曲型热传导对表面蒸发的影响进行了分析．     

基于拓展分离变量法的层合材料瞬态传热分析

层合材料各层热物理参数不同,难以用常规的分离变量法求解.针对此问题对常规分离变量法进行了拓展,将层合材料受热时的温度场在时间域上分成微小时间段,在每个微小时间段内层合材料交界处的温度可认为随时间正比变化,并假设比例系数,此时在微小时间段内对各层分别利用分离变量法单独求得解析解,根据交界处温度相等能量连续的关系可求出比例系数,进而求出该微小时间段内的温度场,通过循环求解可得整个时间段内的温度场.之后,利用拓展的分离变量法对常用层合隔热材料瞬态传热进行了分析,通过与有限元方法计算的结果比较,验证了本文方法的正确性,分析了隔热材料类型、厚度,材料表面对流换热系数,空气温度等参数对隔热效果的影响.拓展分离变量法利用解析的方式求解了层合材料瞬态传热问题,物理意义比常规的数值方法明确,计算效率也较高.     

散射相函数对一维介质内辐射传递的影响规律

采用有限体积法研究了一维线性各向异性散射介质内散射相函数对辐射传递的影响规律.经与理论解、辐射元法、蒙特卡洛法计算结果比较表明,有限体积法的计算结果更可靠,且不同散射相函数的辐射换热系统中,其无因次热流之比与光学厚度之间存在某种单调变化的函数关系,利用该函数关系可以检验模型的准确度.     

微重力条件下舱内对流换热的地面质-热比拟

运用热量传递和质量传递的相似比拟原理,对载人航天器地面模拟舱内空气的对流换热和对流传质进行了理论分析,对萘升华质－热比拟实验技术用于微重力舱内对流换热地面模拟的可行性进行了讨论。提出了一种工作压力和模型尺寸保持的抑制自然对流的地面模拟技术,并用数值方法对其进行了验证。结果表明,这一技术可用于载人航天器工作舱内对流换热的地面模拟实验。     

A two-step strategy for numerical simulation of radiative transfer with anisotropic scattering and reflection

This article presents a two-step procedure for the computation of radiative heat transfer with anisotropic scattering and reflection. It is based on a concept that the coincident processes of absorption and scattering/reflection can be separated factitiously. All medium elements and wall surfaces are supposed to be pure-absorbing when receiving incident radiation. Afterwards they emit the scattered/reflected radiations. The absorption of both the initial and the secondary radiations can be assessed by the direct exchange area. It is needed to repeat the processes for a few times until the radiations are substantially absorbed. For anisotropic scattering/reflection, a vector summation obtains the directional distribution of emissive power. The method is validated by several benchmark computations in terms of emissive power and heat transfer coefficients. It is shown that the method gives more accurate solution than the isotropic scaling for the heat transfer in anisotropically scattering media.     

Analytic Study of O(3) Nonlinear σ Model

With the variational-cumulant expansion method, the internal energy and the specific heat of O(3) nonlinear a model is calculated up to the fourth order. The variational parameter is determined by the variational method of first order free energy and accumulation point method respectively. It is shown that a more agreeable internal energy curve and specific heat curve with the MC results can be obtained by the latter.     

在线超声波流量监测系统设计及其应用

为解决地源热泵系统中的进出水流量测量,设计研究基于超声波时差法原理的非接触式在线流量监测装置。系统以STM32F407 ZE为主控制器,定时采集流量、完成数据封包、加密和远端服务器交互任务;以MSP430F2618为流量测量控制器,采用时差法以TDC-GP22精准测量超声波在介质中传播时间,实现管道流体流速、流量实时监测。系统测试结果实现流量数据测量及上传存储到远端服务器,满足地源热泵系统流量监测需求。