基于支持向量机的导热反问题研究

将支持向量机(Support Vector Machine,SVM)技术应用于导热反问题的求解,通过支持向量机和导热正问题的结合实现了导热反问题的求解.从理论上分析了方法的可行性,并且将本文提出方法的计算结果和现有方法的仿真结果进行了比较,比较结果显示了该方法的优越性.本文提出的算法为导热反问题的求解提出了新的途径.     

基于球型填充相复合材料有效导热系数的计算

文章运用数值单元体法建立了计算填充二硫化钼聚甲醛基复合材料有效导热系数的模型,提出了用有限元法和用求单元体模型的等效热阻来确定该复合材料等效导热系数2种计算方法,通过计算表明2种方法的计算结果比较接近,并运用上述方法研究了二硫化钼含量对聚甲醛基复合材料导热系数的影响规律.     

石油化学工业炉耐火纤维喷涂炉衬的计算机辅助设计

提出了一种耐火纤维喷涂炉衬的计算机辅助设计方法,给出了耐火纤维喷涂炉衬材料导热系数的温度依赖关系的计算机拟合方程式, 在此基础上进行了炉衬厚度及其内部温度分布的计算机设计与计算.对两个石化工业炉案例进行的分析核算表明,采用计算机辅助设计方法简便,结果可靠,具有实用性.     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

颗粒堆积床接触导热的数值分离和分析

为了分析不同固体-流体导热系数比下接触导热对有效导热系数的影响,提出了基于孔隙尺度的接触导热的数值分离方法,在不同固体-流体导热系数比(6～4 400)下对简单立方结构堆积床中的接触导热进行了数值分析。当忽略接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用间隙处理;当考虑接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用短圆柱连接处理,接触导热通过这两种模型计算结果的差值获得。研究发现,有效导热系数随温度变化的趋势受接触导热的影响显著。考虑接触导热并且固体-流体导热系数比很大时,固相导热起主导作用;忽略接触导热时,流体导热起主导作用。随着固体-流体导热系数比的增大,接触导热对有效导热系数的贡献显著增大;当固体-流体导热系数比大于150时,接触导热对有效导热系数的贡献起主导作用。     

热传导问题的MATLAB数值计算

分析了应用MATLAB中PDE工具箱解热传导问题的方法和步骤，编制了三个难以用解析方法求解的算例。采用有限元法求解导热偏微分方程，应用PDE工具箱得到数值解。对适合圆柱坐标描述的问题，通过公式变化将其转换为能用PDE工具箱求解的形式。算例表明，用MATLAB对复杂形状和有内热源的非稳态导热问题进行数值计算和图形处理是方便高效的。     

基于最小热阻理论的混凝土导热系数计算模型

针对传统混凝土导热系数计算模型机械地按照混凝土组成来划分热流途径而导致计算结果偏大的问题,基于最小热阻理论,并考虑到混凝土中孔隙作用,对传统混凝土导热系数计算模型进行了改进.通过引入传热面积比例系数的方法,使混凝土中热流途径的划分不仅满足了混凝土组成的要求,而且满足了最小热阻理论.采用该模型分别计算了8种混凝土的导热系数,其计算结果与实测结果的误差率在-14.0%～+5.1%范围内,而Harmathy模型和Campbell-Allenand Throne模型的计算结果与实测结果误差率分别在4.9%～29.3%和11.0%～32.1%范围内.相比于传统的混凝土导热系数计算模型,基于最小热阻理论建立的混凝土导热系数计算模型精度有了较大的提高.     

填充型高分子复合材料导热性能研究

分析了填充型高分子复合材料的导热机理,并预测复合材料导热系数的数学模型.指出当前高分子导热复合材料研究中存在的问题,提出未来导热高分子复合材料的开发方向,即开发具有高导热系数的纳米填充物,利用纳米复合技术提高其综合性能;改进表面处理方法,对填充物表面进行改性.     

基于分形理论的石墨泡沫新材料导热系数

新型导热材料石墨泡沫具有很好的热物理性质.文中应用分形理论讨论了这种新型多孔材料的分形特性,并在此基础上建立了石墨泡沫材料的导热模型.采用热阻法给出了石墨泡沫材料的等效导热系数的关系式.在空腔边长为200～500μm,对应的体孔隙率为82%～73%条件下,计算了石墨泡沫的体积分形雏数和等效导热系数.这种新的研究方法对多孔材料热物性研究有一定指导意义.     

有相变及无相变情况下导热相似分析的进一步发展

相变导热和很多实际工程问题有关.例如铸件的凝固,宇宙飞船回收地面时的相变冷却,以及相变储能等.到目前为止只有一维的相变导热才有精确的解析解.即stefan问题.本文通过相似分析对更接近实际的二维相变导热进行了研究。本文首次把导热问题中温度场的相似分析推论到积分热流量,从而简化了热流量的计算.其次文章对有相变及无相变情况下楔形物体导热的相似性作了研究,获得下述规律;对边界恒温的楔形物体在时间t_1时通过任意楔形边界面r_1的积分热流量等于在时间t_2时通过扩大了的边界面r_2的积分热流量.其中r和t构成一个无因次相似变量。这一相似性进一步引伸出相变导热中有“楔形不变量”的的存在. 运用积分热流量的相似概念本文提出了热流量计算的简化公式.     

中型轧钢厂连续加热炉各段供热优化研究

以唐钢中型厂轧钢加热炉为研究对象，从炉子结构、技术性能及传热、散热机理出发，以燃耗最小为优化目标，建立了机理与实验想结合的优化数学模型，该模型在计算机上进行了模拟计算，获得了在不同产量下的各段热负荷分配曲线，为加热炉数模优化控制提供了重要参考依据。     

宝钢4号高炉炉衬温度场数学模型及分析

以宝钢新建4号高炉炉衬结构为原型,以多类边界条件处理边界传热问题,建立了炉衬结构三维温度场数学模型.基于该模型,分析了炉衬温度场分布,讨论了炉内渣皮形成与脱落的温度条件和冷却热负荷对炉衬温度场的影响.结果表明,在炉身中下部和炉腹、炉腰部位炉衬内表面到冷却板前端的100mm范围内是炉衬耐材易损区和渣皮形成区;在1300~1450℃炉气温度范围内易于形成稳定的渣皮层,而1450℃以上区域渣皮的形成与稳定取决于该部位的冷却负荷;保证铜冷却板长期使用的最低水流量需不小于6t/h.     

炉壁散热对辐射给热的影响

通过理论推导,给出其间充满辐射性气体的任意两平行平面的辐射热交换公式,以此为出发点论证了高温火焰炉炉壁对辐射给热的影响;并通过实例计算证明所得结论是正确的。     

基于轮廓向量集和遗传算法的高炉炉缸内衬侵蚀预测模型

针对高炉炉缸连续式生产、工况恶劣以及耐火材料内衬实际形貌在生产过程中不断变化的特点,提出了一种利用轮廓向量集表征炉缸内衬热面形状的简易方法,从而将求解未知定温边界几何形状的复杂反问题归结为搜索最佳轮廓向量集合的最优化数学问题.结合数值传热学、有限元法以及遗传算法,建立了能够准确预测高炉炉缸内衬轮廓的传热"反问题"数学模型.在陶瓷杯复合炉缸的基础上,制备典型的非均匀"象脚状"异常侵蚀数值样本,对模型的有效性、稳定性以及计算结果的精确度进行了校验.结果表明,上述模型具有广阔的实际应用前景.     

燃油坩埚炉化铝节能技术研究

通过全面热工测试,揭示了原用坩埚炉耗能高的原因;借助模拟试验研究为新型炉结构设计提供了有益的参考;建立数学模型及电子计算机的计算为炉体轻型化选择了最佳炉衬厚度和新材料;在综合热工理论指导下设计的新坩埚其节油率为45.2%,热效率高于33%,每公斤铝单位热耗低于710.1kcal     

计算传热学在控制算法研究中的应用

介绍了计算传热学在热工过程控制中的重要作用·给出了加热炉计算机监督控制系统和直接数字控制系统的算法和参数研究中的计算传热学应用实例·例如以热传导反问题的方法实现了SCC参数的辨识·研究了总括热吸收率在线动态补偿的基本算法,和提高模型精度的基本措施·提出了以炉子生产率和燃耗作为总括热吸收率在线动态补偿的依据·模拟表明,二者在算法上具有叠加性·此外,以计算传热学为基础,讨论了待轧策略和炉子优化控制的目标函数真实化问题·     

加热炉待轧时炉温模糊决策

基于对加热炉动态过程受控特征分析,将数学模型方法、模糊控制理论和模糊优化方法应用于加热炉动态过程炉温优化及控制研究.建立了加热炉待轧时炉温模糊优化模型,构造了以钢坯导热机理模型为基础的炉温在线模糊控制决策系统.在此基础上对典型待轧过程进行了炉温控制决策的计算机数值仿真.结果表明,炉温模糊决策结果使在炉钢坯获得了满意的控制效果.本文的模型方法可以有效地应用于加热炉控制系统.     

关于热传导过程时间上逆推问题的讨论

热传导过程时间上逆推问题是一个具有现实意义的问题。在冶金轧钢工艺中,按照轧机要求的钢坯温度逆推出钢坯离开轧钢加热炉时的温度,从而,为更加科学合理的制定加热制度以及加热过程的节能提供依据。但是,热传导过程时间上能否逆推在理论上存在分歧,本文从理论上讨论了该问题解的存在性,并证实至少在对流换热条件下,该问题的解是存在的,同时给出一个实例(对流换热条件下一维不稳态导热)来说明该类问题解的存在。     

影响高炉炉墙热负荷的因素分析

应用传热学原理建立了高炉炉墙温度场数学模型,应用数值模拟方法分析了冷却水管直径和间距、冷却水管至冷却壁热面的距离,镶砖导热系数、镶砖厚度和面积,炉衬厚度,渣铁凝固层厚度及对流换热系数对炉墙热负荷的影响. 结果认为, 降低炉墙热阻是增大炉墙热负荷的重要途径.     

侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟

采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行数值模拟研究。研究结果表明:与径向传热方式相比,轴向传热方式退火速度快,铝卷芯部与外部表面之间的温差小;侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅,对流换热均匀,炉温温差控制在-1～1K,满足退火工艺对炉温均匀性的要求。