基于反問(wèn)題的壁面擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、近幾年來(lái)對(duì)傳熱反問(wèn)題的理論研究和應(yīng)用研究逐漸引起了許多學(xué)者的興趣和關(guān)注，廣泛存在于科學(xué)研究和航天航空工程、化工工程、材料工程、動(dòng)力工程、冶金工程、無(wú)損探傷等工程領(lǐng)域的每一個(gè)分支中。傳熱反問(wèn)題（Inverse Heat Transfer Problems,IHTP）是眾多反演課題當(dāng)中比較典型的一個(gè)，反問(wèn)題是相對(duì)于正問(wèn)題而言的，是根據(jù)研究對(duì)象內(nèi)部、表面溫度信息或者易測(cè)得的數(shù)據(jù)來(lái)反求研究對(duì)象的熱物性參數(shù)、邊界條件、熱流量、幾何形狀以及源項(xiàng)等等

2、未知參數(shù)。傳熱反問(wèn)題的研究具有重要的理論研究?jī)r(jià)值和實(shí)際工程應(yīng)用意義。幾何形狀對(duì)流換熱反問(wèn)題，它是傳熱反問(wèn)題中重要的一部分，通過(guò)一些可測(cè)的熱物理量來(lái)反演需要的幾何形狀。其方法是以二維矩形通道內(nèi)原有擾流元結(jié)構(gòu)為初始條件，在其他條件不變時(shí)，利用共軛梯度法結(jié)合靈敏度法和伴隨梯度法，通過(guò)Fluent數(shù)值模擬軟件、UDF編程技術(shù)以及動(dòng)網(wǎng)格模型來(lái)優(yōu)化擾流元結(jié)構(gòu)，使換熱器有更佳的換熱效果，從而得到最優(yōu)的擾流元結(jié)構(gòu)。
　　本文首先分析了反問(wèn)題在數(shù)學(xué)

3、上的不適定性，使得反問(wèn)題求解比正問(wèn)題的求解困難以及復(fù)雜的多；另外，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)傳熱反問(wèn)題的研究主要是導(dǎo)熱反問(wèn)題，很少有關(guān)于對(duì)流換熱反問(wèn)題的研究，其原因是對(duì)流換熱反問(wèn)題考慮了流動(dòng)變化對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，其不適定性更是難以控制；最后，筆者利用C語(yǔ)言編寫(xiě)共軛梯度方程、靈敏度方程以及伴隨方程，然后通過(guò)UDF用戶(hù)接口與Fluent軟件連接，利用動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行擾流元結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到理想的擾流元強(qiáng)化換熱結(jié)構(gòu)。在形狀優(yōu)化過(guò)程中，當(dāng)擾流元形狀改變時(shí)，邊界上的