传热与相变耦合的卷取温度模型自适应方法

为实现卷取温度模型水冷换热学习系数和奥氏体相变速率学习系数的在线实时滚动优化,采用数学方法对带钢段间温度自适应进行研究.首先,构建一个以带钢段初始学习系数为重心的等边三角形,基于各顶点对应的学习系数,分别利用带钢温度模型预报卷取温度,从而获得学习系数对卷取温度的一阶偏导数增益;接着,根据带钢段实测卷取温度与模型预报值的偏差计算学习系数增量部分的瞬时值,并依据学习速率进行学习计算、有效性检查和平滑处理.最后,将学习系数增量值应用于卷取温度动态设定模型,对冷却区内的所有带钢段的冷却规程进行更新.实际应用表明,卷取温度段间自适应方法能够快速响应轧制速度的变化,对卷取温度进行高精度控制.     

热轧带钢冷却过程奥氏体相变与温度耦合模型

为精确模拟奥氏体相变行为,建立一种新的预测模型,该模型通过考虑潜热影响的板带轧后二维温度场将相变体积分数和温度联系起来进行耦合计算.冷却过程释放的潜热通过双亚点阵模型进行计算,计算结果通过在热分析仪STA449C上进行DSC实验验证.在相同的变形条件下,热模拟实验在Gleeble-3800热力模拟试验机上进行.相变与温度耦合模型的计算结果与连续冷却相变体积分数模型的计算结果相比更接近实测结果.研究结果表明:随着碳含量的增大,潜热释放量也明显的增大,当碳含量(质量分数)高于0.45%时,潜热释放量也趋于稳定;通过对计算结果和实测数据系统的比较,证明相变与温度耦合模型的优越性和精确性,耦合模型与现有模型相比,铁素体、珠光体和贝氏体的计算结果精确度最高分别提高24.77%,21.07%和31.85%.     

相变吊顶与隧道空气耦合传热模拟分析

在地铁隧道区间构建了相变吊顶,相变材料选择水合盐晶体CaCl27.6H2O.将列车在运行中的散热简化成移动发热物体等热流散热过程,建立列车在区间内运动三维物理模型,模拟了短时间内构建相变吊顶区间温度场变化.建立了相变材料与区间空气温度耦合传热模型,并求解.其求解结果与三维模型模拟结果对比,验证了耦合模型有效性.采用耦合模型对长时间作用下相变材料吸热量以及隧道区间温度进行预测,结果显示,在模拟工况条件下相变吊顶可吸收56.9%列车散发的热量.     

相变蓄热装置传热模型的建立

提出了一种采用新型相变材料的内通流体并联螺旋盘管相变蓄热装置,针对所设计相变蓄热式装置的传热特点,在对其传热过程进行合理简化的基础上,提出了相应的相变换热的二维非稳态焓法模型,并对传热基本控制方程进行了空间和时间上的离散化,从而提出了内通流体相变蓄热装置的数值模拟方法。     

相变储能材料的相变过程温度模型

基于集总参数法和矩形相变等效比热假设建立了相变材料的相变过程温度模型．该模型与实验结果吻合很好．利用该模型定量研究了环境温度、相变潜热、相变温度范围和换热效率等多种因素对相变行为的影响，初步得出如下结论：环境温度对相变开始时间和持续时间均有明显影响，随着环境温度的升高，该二时间呈指数形式下降；相变材料的潜热对相变开始时间没有影响，对相变持续时间有明显影响，持续时间随潜热线性增加；相变温度范围对相变开始时间也没有影响，而相变持续时间随相变温度范围的增加平缓地增加；相变材料与环境之间的换热效率显著影响相变过程开始和持续的时间，二者随换热效率的提高呈指数形式下降．     

带钢卷取温度高精度预报模型的研究与开发

针对传统卷取温度模型的固有缺陷，为了提高卷取温度的控制精度，提出一种将人工神经网络和数学模型相结合的新方法，用于热轧带钢卷取温度的预报。离线仿真表明，采用本文所述的方法，能够较准确地预报带钢的卷取温度。     

各向异性海森伯模型的相变温度

本文用变分累积展开方法计算了各向异性海森伯模型的相变温度．介绍了图的产生、数图和图因子的计算等技术问题的处理．     

热轧带钢层流冷却过程中温度与相变耦合预测模型

建立了温度与相变耦合有限元模型,对带钢轧后冷却过程中带钢厚度和宽度方向的温度场进行了模拟计算.建模过程中,考虑带钢的各金相组织的密度、导热系数、比热容等物性参数为温度的函数,取各相的线性平均值用于计算.根据连续等温转变实验曲线,采用Avrami方程和Scheil可加性法则计算带钢相变潜热,实现温度和相变耦合求解.计算结果表明,带钢经过层流冷却后,沿厚度方向存在着一定的温差,带钢温度沿宽度方向分布不均匀,和现场实测结果吻合.     

自适应LMD与SVM耦合的传感器故障诊断模型

针对胎压传感器常见的几种突发故障,采用自适应LMD(局部均值分解)和支持向量多分类机(SVM)相耦合的方法.利用LMD方法将传感器的输出信号分解成一系列由包络信号和纯调频信号相乘所得的PF分量;支持向量多分类机进行故障识别.研究结果表明这两种算法的有机结合,实现了对胎压传感器7种工作状态的有效识别.同时,避免了EMD方法在分解过程中存在的过包络、欠包络、端点效应和模态混淆等缺点,有效地提高了故障诊断的快速性和准确性.     

传热结构自适应成长法的敏度过滤技术研究

基于自然界分支系统机理的自适应成长法能获得结构简单且传热效果好的设计结果,该方法在复杂热边界条件下得到的传热通道布局中存在一定数量的平行通道。针对这一问题,提出了一种两层顺序优化的生长新策略。第一层优化采用加入敏度过滤的自适应成长法,优化迭代所得的结果作为第二层优化的初始解;第二层优化采用无过滤的成长法继续生长直至结果收敛。研究结果表明,该方法得到的设计结果不仅拓扑形态简单清晰,平行通道大幅减少,且热性能进一步改善。此外,加入考虑密度梯度信息的敏度过滤法获得的设计结果最好。     

基于Sigmoid函数光滑化的等效热容和有限元法求解相变传热问题

为避免等效热容法中因等效热容函数阶跃变化对计算精度的影响,提出了一个基于Sigmoid函数的光滑焓函数,通过焓对温度的导数,可得到光滑和连续的等效热容函数,并结合有限元法与有限差分法建立了求解相变传热问题的数值模型.通过数值算例,对所提方法进行了验证,探讨了有限元网格密度、热容阵的数值积分格式以及Sigmoid函数相关参数对计算结果的影响,与解析解及以往的平均化方法相比,结果令人满意.     

热轧带钢轧后冷却控制及其自学习方法

热轧带钢轧后冷却过程中卷取温度的控制精度是保证带钢表面质量和板形良好的一个关键因素,因此温度控制精度的核心是冷却过程控制模型的建立,同时新的数学模型应该具有自学习功能以提高控制精度.以此为出发点,建立了具有非线性结构特征的热轧带钢冷却过程控制的数学模型,并对新模型的自学习能力进行了研究,使该模型能够不断地修正其关键参数以提高温度控制精度,从而增强了模型的自适应性.通过对该冷却过程数学模型的现场实际应用,验证了该冷却数学模型的卷取温度控制能够达到较高的精度,为提高带钢产品质量奠定了基础.     

变时间步长热焓法求解伴有相变的热传导问题

本文在有相变的热传导方程中引入热焓,提出了一种稳定收敛迅速的数值方法——变时间步长焓法,用该方法分析求解了平板以及小球颗拉在气流中的凝固过程,计算结果与积分解的结果十分吻合。     

硬质合金热处理和钴粘结相的转变温度

本工作证实WC-Co系硬质合金通过热处理可以提高其抗弯强度。所增加的抗弯强度决定于合金中钴的含量,钴含量越高的合金,其抗弯强度的增加重也就越多。主要是由于淬火热处理抑制了高温稳定的面心立方钴相转变成密排六方钴相。 本实验还采用差热分析仪测定了WC—Co系合金在加热过程中,密排六方钴相转变成面心立方钴相的相变温度。发现其相变温度随合金中钴含量的增加而升高,如YG8是742℃,YG15是770℃,YG20是821℃,这是由于高钴合金的粘结相在升温过程中有较高的钨含量。 本实验中还发现,烧结后低钴硬质合金要高于高钴硬质合金的粘结相中的钨含量,因为低钴硬质合金的烧结温度通常是高于高钴硬质合金,一般说来烧结温度越高,则粘结相中的钨含量也就越高,但当烧结态硬质合金再一次加热时,其钴结相中的钨含量要增加。所以淬火后高钴硬质合金的粘结相中的钨含量甚至比低钴硬质合金的粘结相中的还要高,这就是为什么钴粘结相由密度六方转变成面心立方的温度随硬质合金中钴含量的增加而提高。     

纤维复合相变材料的传热模型及性能分析

建立了纤维复合相变材料相变问题的焓求法求解传热模型,并用来求解复合相变材料在相变过程中流体温度和固－液相变界面随时间和空间的变化,籍此对相变蓄热材料的放热性能进行了模拟分析,为实用的纤维复合相变材料蓄热器的设计提供了依据。     

多孔介质墙体热湿耦合迁移实验方法

多孔介质墙体热湿耦合迁移对建筑热工性能、建筑能耗及室内环境有着重要影响,实验是研究该过程的重要方法．分析了多孔介质墙体热湿耦合迁移实验研究中的两个关键问题．首先,概述了多孔介质材料内瞬态湿度测量方法,提出了一种造价低、使用便捷并准确可靠的方法．然后,分析了国内外研究者常用的三种实验方案,设计了一种新方案,并根据新方案搭建了一个足尺寸实验台,为多孔介质墙体实验研究及数学模型验证打下基础．     

瞬态热响应的条元半解析法

由卷积型变分原理出发，针对二维瞬态热响应问题，在空间域采用三角函数加补充项的有限条法，在时间域取解析函数，得到求解瞬态热响应的条元半解析法计算列式．