高炉炉缸双轮廓内型诊断系统的开发及应用

基于可同步求解炉缸残衬和凝壳双轮廓的反问题模型,采用界面编制和软件封装技术,开发界面化在线高炉炉缸双轮廓内型诊断系统。将该诊断系统应用于某2500m²高炉,对其开炉后近7年的炉缸双轮廓内型演变行为开展研究,并结合焦比、煤比、鼓风动能等生产数据,对炉缸工作状态进行分析。结果表明,炉缸炭砖加陶瓷杯复合结构,在高热阻陶瓷杯经受约一年半的快速侵蚀后,逐渐进入“自保护”模式;当死料柱透液性不断恶化时,导致炉底凝壳过度结厚;而当焦比、鼓风动能提高及煤比降低时,可促进炉底结厚凝壳消熔,从而有效改善炉缸工作状态。

径向热传导方程源项的分数阶Tikhonov-Landweber反演方法

本文研究了时间分数阶的径向热传导方程的源项反演问题.根据径向区域的终止时刻数据,利用分数阶Tikhonov-Landweber迭代正则化方法,求得在先验和后验的条件下的正则化解并得到相应误差.最后,数值实验表明了该正则化方法是有效的.

Determination of an Unknown Time-dependent Heat Source from A Nonlocal Measurement by Finite Difference Method

In this paper,we consider an inverse time-dependent source problem of heat conduction equation.Firstly,the ill-posedness and conditional stability of this inverse source problem is analyzed.Then,a finite difference inversion method is proposed for reconstructing the time-dependent source from a nonlocal measurement.The existence and uniqueness of the finite difference inverse solutions are rigorously analyzed,and the convergence is proved.Combined with the mollification method,the proposed finite difference inversion method can obtain more stable reconstructions from the nonlocal data with noise.Finally,numerical examples are given to illustrate the efficiency and convergence of the proposed finite difference inversion method.

用于寻源导热反问题的自适应蚁群算法研究

建立以蚁群算法(ant colony optimization,ACO)为基础的二维稳态导热反问题的求解模型.模型根据边界测点的测量信息与计算所得到的测点温度进行比较,将导热反问题转化为一个优化问题.对蚁群算法进行改进,利用不同路径构造方法的自适应蚁群算法对热源强度、热源位置进行反演,得到较为精确的反演结果.结果表明,所采用的蚁群算法和针对不同反演参数的路径构造方法具有较强的稳定性,能够较好反演热源强度及热源位置.

基于粒子群优化算法的寻源导热反问题研究

给出了描述导热问题的数学模型,根据最小二乘法原理建立导热反问题的目标函数,并采用从鸟群捕食行为演化而来的粒子群优化算法对含有热源项的导热反问题进行热源位置的反演求解,同时对粒子群优化算法中惯性系数的取值范围进行了讨论.结果表明:采用粒子群算法反演热源的位置可以取得较好的结果,使用随迭代次数变化的惯性系数可以加快算法的收敛速度.

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.

三维非稳态热传导逆问题反演算法研究

利用表面温度测量来反演热传导方程中的热源项是一类典型的热传导逆问题,在采用有限体积法对三维非稳态热传导问题进行数值求解的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,建立了伴随方程法和共轭梯度法这两类反演算法.采用这两类算法对一个典型算例的计算结果表明:建立的两类反演算法是有效的,具有较好的抗噪性能.此外,对反演算法中计算收敛准则的选取进行了较深入的分析,结果表明,由于热传导逆问题的不适定性,优化过程中目标函数值越小并不意味着反演结果与真值更为接近,可以通过设定合适的收敛准则来模拟正则化项的作用,克服不适定性的影响.

一类对流-扩散方程热源识别反问题

根据测量数据,利用分离变量法,得到未知源函数和测量数据之间的关系式.这类问题称为未知源识别反问题,是典型的不适定问题.利用截断正则化方法,得到问题的一个正则近似解,并且给出正则解和精确解之间具有H¨oler型的误差估计.

模拟退火算法在线热源反问题数值求解中的应用

提出采用模拟退火算法(simulated annealing,SA)来数值求解线热源反问题.探讨了如何设计算法使之适合反问题求解,并给出了算法求解的伪代码;通过线源正问题的模拟数据,使用设计的SA算法进行反问题求解,以此来验证算法求解的准确性和可靠性,并对一组实测数据进行了计算.结果表明,该算法不但可以实现两个参数同时、快速反演,而且具有求解精度高,对初始条件依赖少,编制容易等优点.

导热反问题在电机温度场分析中的应用研究

在传热学的基础上,通过对LM(Levenberg-Marquardt)方法进行分析研究,以扁平型直线电机定子铁心为背景,建立一个二维导热反问题模型;并利用建立的模型,对试件进行了温度场的模拟计算,在此基础上对试件内部热源的强度、导热率及位置尺寸分别进行了反演计算;计算发现建立的模型对单个变量进行导热反问题求解的效果最佳;通过分析测量误差对计算结果的影响,发现该模型对内热源强度进行反问题求解时测量误差影响不是很大,但是对材料导热率影响较大。

基于导热反问题的二维圆管内壁面第三类边界条件的反演

对于诸如核电领域中有特殊安全要求或结构完备性要求较高的管道系统,不允许在管道开孔来安装温度传感器测量管道内壁面温度和流体温度,需要寻求一种间接无损的方法来预测或评估管道内壁面温度的分布及变化。在有限元法基础上建立温度场数学模型,基于共轭梯度法进行反问题分析,利用圆管外壁面可测的有限温度信息同时反演出第三类边界条件,即内壁面温度、近内壁流体温度以及表面传热系数,并能够获得整个壁面温度的全貌及其分布特征。计算结果及误差分析表明,此方法的精度较高,共轭梯度法能够准确地反演出该圆管内壁的第三类边界条件。该方法不仅可以为结构应力分析和热疲劳分析提供准确的瞬时热载荷,而且为实现一种无损测温方法提供坚实的理论基础。

半线性热方程的源项反问题

根据热方程的正问题理论，建立了一个联系附加数据和未知源项的积分恒等式并据此证明了非线性源项的存在唯一性．

一维热传导方程热源反问题基于最小二乘法的正则化方法

研究一维热传导方程热源反问题.给出基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)求解的半解析表达式,此外还给出一种参数调节方法以及算法稳定性的证明.数值实验表明该方法具有较高的数值精度和稳定性.

带源参数的二维热传导反问题的无网格方法

利用无网格有限点法求解带源参数的二维热传导反问题,推导了相应的离散方程.与其它基于网格的方法相比,有限点法采用移动最小二乘法构造形函数,只需要节点信息,不需要划分网格,用配点法离散控制方程,可以直接施加边界条件,不需要在区域内部求积分.用有限点法求解二维热传导反问题具有数值实现简单、计算量小、可以任意布置节点等优点.最后通过算例验证了该方法的有效性.

一类热传导方程多点源反演的唯一性和稳定性

在第一类Dirichlet边界条件下,研究了由表面热流密度来反演热传导方程多点源的唯一性和稳定性,即反演点源个数n、热源强度组合系数αi、点源位置si的唯一性和反演点源位置si的稳定性。利用热变换方法将热传导方程反问题转化为等价的双曲型方程反问题,然后通过分析等价的双曲型方程反问题得到原反问题的唯一性和条件稳定性结论。

稳态热传导线源识别反问题的数值通解方法

提出了一种稳态热传导源项识别反问题的求解方法.构造了基于有限元数值解,满足热传导控制方程和边界条件、离散形式、以热源强度为变量的数值通解显式表达,从而将热传导源项识别反问题转化为多元极值问题,能够方便地反演出热源强度.推导了基本计算公式,讨论了热传导源项识别中热源强度的数学建模问题,进行了算法的误差分析.并以模具加热板的热源设计为算例,验证了算法的正确性与实用性.这对进一步研究热源空间分布识别和多维源项识别反问题具有重要意义.

热传导反问题中非线性热源的存在性

研究热传导方程在一类非局部时间的边界条件下非线性热源的反演问题．文中应用Sobolev紧性方法证明了热源在Holder空间中的（关于时间的）局部存在性．

利用温度测量结果反演三维热传导问题中热源项的算法研究(英文)

利用表面温度测量来反演热传导问题中的热源项是一类典型的热传导逆问题,在采用有限体积法对三维稳态热传导问题进行数值求解的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,基于灵敏度分析建立了反演算法。采用该算法对一典型算例的计算结果表明:建立的算法是有效的,具有较好的抗噪性能。此外,对反演算法中计算收敛准则的选取进行了较深入的分析,结果表明,由于热传导逆问题的不适定性,优化过程中目标函数值越小并不意味着反演结果与真值更为接近,可以通过设定合适的收敛准则来模拟正则化项的作用,克服不适定性的影响。

热传导方程稳恒源项识别的模拟退火算法

给出了利用模拟退火算法求解热传导方程稳恒源项识别的一种新方法.该方法把源项识别反问题转化为优化问题,用模拟退火算法求解.通过数值模拟对本算法的可行性和有效性进行了验证,结果表明,此法是可行的、有效的,并且具有较高的精度.

二维稳态热传导热源反问题LS-SVM解

本文研究了一类二维稳态热传导热源反问题.首先设置训练点集,将问题的近似解表示为与训练点集相关的高斯核函数组合的形式,然后依据最小二乘支持向量机原理优化参数.近似解由两部分组成,第一部分为满足边界条件的已知函数;第二部分为两项乘积,其中一项为在边界上为零的已知函数,另一项为含回归参数核函数线性组合形式.最后,通过两个有解析解的算例检验方法的有效性.结果表明了本文方法用于研究二维稳态热传导热源反问题的可行性.