導(dǎo)熱反問題求解彎管內(nèi)壁溫度波動的研究.pdf

1、在諸如石油化工、核電站安注管道中，易產(chǎn)生熱分層現(xiàn)象。不穩(wěn)定的冷熱流體分界面隨時間上下波動，引起管內(nèi)壁溫度以較大振幅、高頻率波動，使內(nèi)壁產(chǎn)生隨時間變化的熱應(yīng)力，甚致誘發(fā)管內(nèi)壁熱疲勞。如何準(zhǔn)確獲取彎管內(nèi)壁溫度波動而又不破壞彎管整體結(jié)構(gòu)，是科學(xué)與技術(shù)研究的熱點之一。
　　 本文從導(dǎo)熱反問題(inverse heat conduciton problems)思想出發(fā)，構(gòu)建了二維圓管、三維彎管導(dǎo)熱反算模型，以利用外壁的測量溫度計算管內(nèi)壁溫

2、度分布及其隨時間的波動值。所建數(shù)值模型無需預(yù)先知道管內(nèi)流體及壁面邊界條件，僅需知道較易獲得的外壁測量溫度，避開了流體摻混的計算。
　　 基于有限單元法(Finite element method)構(gòu)建了二維圓管、三維彎管導(dǎo)熱正問題(Direct heat conduction problem)數(shù)值模型?；诠曹椞荻确?Conjugate gradient method)，建立了利用外壁測量溫度反演內(nèi)壁溫度的導(dǎo)熱反問題數(shù)值模型。設(shè)

3、計了數(shù)值實驗，利用已有實驗數(shù)據(jù)，驗證所構(gòu)導(dǎo)熱反問題模型的可靠性及準(zhǔn)確性。
　　 計算了二維圓管導(dǎo)熱反問題，對比圓管內(nèi)壁溫度的反演值與精確值。對比發(fā)現(xiàn)反演值與精確值兩者吻合較好，反演值能準(zhǔn)確地捕捉到內(nèi)壁的溫度波動。初步探討了二維圓管外壁測點數(shù)對計算精度的影響，并給出了外壁合適測點數(shù)。
　　 分析了三維彎管導(dǎo)熱反問題。使用8結(jié)點六面體等參單元離散三維彎管，構(gòu)建了精確、高效的彎管導(dǎo)熱正問題數(shù)值模型。求解了三維彎管導(dǎo)熱反問題，反