板坯连铸结晶器热边界条件的模糊反演
发布时间：2023-01-15 07:02
在冶金工程领域，结晶器作为连铸系统的核心部分，对钢液凝固过程、铸坯表面品质以及连铸机的生产效率均有很大影响。利用数值模拟方法研究连铸凝固过程得到了广泛应用。要想获得可靠的模拟结果，必须准确确定铸坯与结晶器界面间的热边界条件。由于结晶器的实际工作环境非常复杂，其热边界条件（铸坯与结晶器界面间的热流分布）难以直接测量，根据结晶器内置热电偶的温度测量信息，采用传热学反问题（Inverse Heat Conduction Problem，IHCP）方法估计铸坯与结晶器界面间的热边界条件成为一种可行方案。 基于模糊集合理论的分散模糊推理（Decentralized Fuzzy Inference，DFI）方法是一种具有良好抗不适定性的传热学反问题研究方法。DFI方法属于不确定性推理方法的范畴，与传统的传热学反问题研究方法相比，对非确定性信息的处理能力较强，能够利用不准确和不完备的观测信息进行推理与决策，且推理过程具有良好的容错能力及鲁棒性。 本文采用DFI方法研究了板坯结晶器热边界条件的反演问题，针对已有的基于定性分析综合加权的分散模糊推理（QDFI）方法所存在的问题，提出了一种基于...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 传热学反问题
1.1.1 反问题概述
1.1.2 传热学反问题
1.2 IHCP 的传统研究方法
1.2.1 正则化方法
1.2.2 梯度优化算法
1.2.3 智能优化算法
1.3 IHCP 的模糊推理方法
1.4 板坯连铸结晶器传热学反问题
1.5 本文主要工作
2 板坯连铸结晶器传热正问题
2.1 引言
2.2 板坯结晶器的数学模型
2.2.1 连续铸造过程
2.2.2 板坯结晶器物理模型
2.2.3 计算区域网格划分
2.3 板坯结晶器温度场求解
2.4 网格无关性验证
2.5 板坯结晶器温度场分析
2.5.1 拉坯速度对温度场影响
2.5.2 冷却水流速对温度场影响
2.5.3 铜板水槽结构对温度影响
2.6 本章小结
3 采用 QDFI 反演板坯结晶器热边界条件
3.1 引言
3.2 分散式模糊推理方法
3.2.1 模糊推理思想
3.2.2 分散模糊推理机制
3.2.3 分散模糊推理模块
3.2.4 模糊推理分量的综合加权
3.3 基于 QDFI 的板坯结晶器壁面热流分布反演
3.3.1 结晶器传热正问题与反问题
3.3.2 结晶器壁面热流分布反演
3.3.3 结晶器壁面热流分布反演的基本流程
3.3.4 数值实验结果及讨论
3.4 本章小结
4 分散模糊推理方法改进及其验证
4.1 引言
4.2 基于正态分布加权的 DFI 方法
4.2.1 正态分布函数
4.2.2 正态分布加权综合模型
4.3 基于 NDFI 的平板边界温度反演
4.3.1 平板传热的数学模型
4.3.2 平板传热正问题和反问题
4.3.3 平板边界温度分布反演
4.3.4 平板边界温度分布反演的基本流程
4.3.5 数值实验结果及讨论
4.4 本章小结
5 采用 NDFI 反演板坯结晶器热边界条件
5.1 引言
5.2 结晶器壁面热流分布反演
5.2.1 热流分布反演系统结构
5.2.2 模糊推理过程
5.2.3 模糊推理分量综合加权
5.3 结晶器壁面热流分布反演的基本流程
5.4 数值仿真实验与讨论
5.4.1 正态分布加权综合模型中方差系数 的选取
5.4.2 测点数目对反演结果的影响
5.4.3 初始猜测值对反演结果的影响
5.4.4 测量误差对反演结果的影响
5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间已发表论文
B. 作者在攻读硕士学位期间参与科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]炉子内壁不规则几何形状的模糊反演[J]. 罗兆明,王广军,朱丽娜. 工程热物理学报. 2013(10)
[2]基于分层模糊系统的石油钻井参数预测模型[J]. 朱晓东,王杰. 石油学报. 2010(05)
[3]基于分散推理结构的加热炉钢坯温度分布模糊控制[J]. 朱丽娜,王广军,沈曙光. 控制与决策. 2009(09)
[4]球磨机负荷加权模糊控制算法设计与仿真[J]. 王恒,贾民平,许飞云,陈左亮,谢超. 电力自动化设备. 2009(02)
[5]罐装食品灭菌传热过程中的数值研究[J]. 刘俊峰. 河南工业大学学报(自然科学版). 2008(05)
[6]金属凝固过程界面换热系数的Tikhonov正则化辨识[J]. 隋大山,崔振山. 计算物理. 2008(04)
[7]神经元网络应用于圆坯连铸结晶器传热计算[J]. 王旭东,姚曼,尹合壁,郭亮亮,刘晓,于艳. 北京科技大学学报. 2008(02)
[8]基于热传导反问题的各向异性材料热物性预测方法[J]. 杨晨,高思云. 化工学报. 2007(06)
[9]航空发动机的模糊故障诊断方法研究[J]. 蔡开龙,谢寿生,吴勇. 航空动力学报. 2007(05)
[10]传热反问题方法在漏钢预报中的应用[J]. 李岗,刘伟涛,许云华. 铸造技术. 2007(05)
博士论文
[1]二维稳态传热系统的模糊反演及其应用[D]. 朱丽娜.重庆大学 2011
[2]板坯连铸结晶器内传热与摩擦行为研究[D]. 臧欣阳.大连理工大学 2009
[3]大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析[D]. 张宇鑫.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于遗传算法的岩土热物性参数确定方法研究[D]. 张锦玲.华中科技大学 2009
[2]基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究[D]. 商晓东.大连理工大学 2008
[3]基于红外测温技术的工业热设备内部缺陷诊断方法[D]. 张建涛.重庆大学 2008
本文编号：3730785
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 传热学反问题
1.1.1 反问题概述
1.1.2 传热学反问题
1.2 IHCP 的传统研究方法
1.2.1 正则化方法
1.2.2 梯度优化算法
1.2.3 智能优化算法
1.3 IHCP 的模糊推理方法
1.4 板坯连铸结晶器传热学反问题
1.5 本文主要工作
2 板坯连铸结晶器传热正问题
2.1 引言
2.2 板坯结晶器的数学模型
2.2.1 连续铸造过程
2.2.2 板坯结晶器物理模型
2.2.3 计算区域网格划分
2.3 板坯结晶器温度场求解
2.4 网格无关性验证
2.5 板坯结晶器温度场分析
2.5.1 拉坯速度对温度场影响
2.5.2 冷却水流速对温度场影响
2.5.3 铜板水槽结构对温度影响
2.6 本章小结
3 采用 QDFI 反演板坯结晶器热边界条件
3.1 引言
3.2 分散式模糊推理方法
3.2.1 模糊推理思想
3.2.2 分散模糊推理机制
3.2.3 分散模糊推理模块
3.2.4 模糊推理分量的综合加权
3.3 基于 QDFI 的板坯结晶器壁面热流分布反演
3.3.1 结晶器传热正问题与反问题
3.3.2 结晶器壁面热流分布反演
3.3.3 结晶器壁面热流分布反演的基本流程
3.3.4 数值实验结果及讨论
3.4 本章小结
4 分散模糊推理方法改进及其验证
4.1 引言
4.2 基于正态分布加权的 DFI 方法
4.2.1 正态分布函数
4.2.2 正态分布加权综合模型
4.3 基于 NDFI 的平板边界温度反演
4.3.1 平板传热的数学模型
4.3.2 平板传热正问题和反问题
4.3.3 平板边界温度分布反演
4.3.4 平板边界温度分布反演的基本流程
4.3.5 数值实验结果及讨论
4.4 本章小结
5 采用 NDFI 反演板坯结晶器热边界条件
5.1 引言
5.2 结晶器壁面热流分布反演
5.2.1 热流分布反演系统结构
5.2.2 模糊推理过程
5.2.3 模糊推理分量综合加权
5.3 结晶器壁面热流分布反演的基本流程
5.4 数值仿真实验与讨论
5.4.1 正态分布加权综合模型中方差系数 的选取
5.4.2 测点数目对反演结果的影响
5.4.3 初始猜测值对反演结果的影响
5.4.4 测量误差对反演结果的影响
5.5 本章小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录
A. 作者在攻读硕士学位期间已发表论文
B. 作者在攻读硕士学位期间参与科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]炉子内壁不规则几何形状的模糊反演[J]. 罗兆明,王广军,朱丽娜. 工程热物理学报. 2013(10)
[2]基于分层模糊系统的石油钻井参数预测模型[J]. 朱晓东,王杰. 石油学报. 2010(05)
[3]基于分散推理结构的加热炉钢坯温度分布模糊控制[J]. 朱丽娜,王广军,沈曙光. 控制与决策. 2009(09)
[4]球磨机负荷加权模糊控制算法设计与仿真[J]. 王恒,贾民平,许飞云,陈左亮,谢超. 电力自动化设备. 2009(02)
[5]罐装食品灭菌传热过程中的数值研究[J]. 刘俊峰. 河南工业大学学报(自然科学版). 2008(05)
[6]金属凝固过程界面换热系数的Tikhonov正则化辨识[J]. 隋大山,崔振山. 计算物理. 2008(04)
[7]神经元网络应用于圆坯连铸结晶器传热计算[J]. 王旭东,姚曼,尹合壁,郭亮亮,刘晓,于艳. 北京科技大学学报. 2008(02)
[8]基于热传导反问题的各向异性材料热物性预测方法[J]. 杨晨,高思云. 化工学报. 2007(06)
[9]航空发动机的模糊故障诊断方法研究[J]. 蔡开龙,谢寿生,吴勇. 航空动力学报. 2007(05)
[10]传热反问题方法在漏钢预报中的应用[J]. 李岗,刘伟涛,许云华. 铸造技术. 2007(05)
博士论文
[1]二维稳态传热系统的模糊反演及其应用[D]. 朱丽娜.重庆大学 2011
[2]板坯连铸结晶器内传热与摩擦行为研究[D]. 臧欣阳.大连理工大学 2009
[3]大体积混凝土温度应力仿真分析与反分析[D]. 张宇鑫.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]基于遗传算法的岩土热物性参数确定方法研究[D]. 张锦玲.华中科技大学 2009
[2]基于实测的板坯连铸结晶器传热反问题研究[D]. 商晓东.大连理工大学 2008
[3]基于红外测温技术的工业热设备内部缺陷诊断方法[D]. 张建涛.重庆大学 2008
本文编号：3730785
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3730785.html
