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《基于反問題的壁面擾流元強化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術論文-天天文庫。
1、分類號：密級：UDC：編號：河北工業(yè)大學碩士學位論文論文題目基于反問題的壁面擾流元強化換熱結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究論文作者：薛亞海學生類別：全日制專業(yè)學位類別：工程碩士領域名稱：動力工程指導教師：閔春華職稱：教授資助基金項目：（國家自然科學基金No.51106041）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofThermalPowerEngineeringTHESTUDYFORHEATTRANSFERENHANCEMENTSTRUCTUREO
2、PTIMIZATIONOFWALLTURBULATORBASEDONTHEINVERSEPROBLEMbyXueYahaiSupervisor:Prof.MinChunhuaDecember2014ThisworkisfinanciallysupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationNo.51106041.原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師指導下，進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學位論文不包含任何他人或集體已經(jīng)發(fā)表的作品內(nèi)容，也不包含
3、本人為獲得其他學位而使用過的材料。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人或集體，均已在文中以明確方式標明。本學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。學位論文作者簽名：日期：關于學位論文版權(quán)使用授權(quán)的說明本人完全了解河北工業(yè)大學關于收集、保存、使用學位論文的以下規(guī)定：學校有權(quán)采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學校有權(quán)提供本學位論文全文或者部分內(nèi)容的閱覽服務；學校有權(quán)將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索、交流；學校有權(quán)向國家有關部門或者機構(gòu)送交論文的復印件和電子版。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)
4、說明）學位論文作者簽名：日期：導師簽名：日期：摘要近幾年來對傳熱反問題的理論研究和應用研究逐漸引起了許多學者的興趣和關注，廣泛存在于科學研究和航天航空工程、化工工程、材料工程、動力工程、冶金工程、無損探傷等工程領域的每一個分支中。傳熱反問題（InverseHeatTransferProblems,IHTP）是眾多反演課題當中比較典型的一個，反問題是相對于正問題而言的，是根據(jù)研究對象內(nèi)部、表面溫度信息或者易測得的數(shù)據(jù)來反求研究對象的熱物性參數(shù)、邊界條件、熱流量、幾何形狀以及源項等等未知參數(shù)。傳熱反問題的研究具有重要的理論研究價
5、值和實際工程應用意義。幾何形狀對流換熱反問題，它是傳熱反問題中重要的一部分，通過一些可測的熱物理量來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，利用共軛梯度法結(jié)合靈敏度法和伴隨梯度法，通過Fluent數(shù)值模擬軟件、UDF編程技術以及動網(wǎng)格模型來優(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)。本文的難點及創(chuàng)新點：首先反問題在數(shù)學上的不適定性，使得反問題求解比正問題的求解困難以及復雜的多；另外，目前國內(nèi)外對傳熱反問題的研究主要是導熱反問題，很少有關于對流換熱反問題的
6、研究，其原因是對流換熱反問題考慮了流動變化對計算結(jié)果的影響，其不適定性更是難以控制；最后，筆者利用C語言編寫共軛梯度方程、靈敏度方程以及伴隨方程，然后通過UDF用戶接口與Fluent軟件連接，利用動網(wǎng)格技術進行擾流元結(jié)構(gòu)優(yōu)化，得到理想的擾流元強化換熱結(jié)構(gòu)。在形狀優(yōu)化過程中，當擾流元形狀改變時，邊界上的網(wǎng)格坐標點將發(fā)生改變，因此整個相鄰的網(wǎng)格也需要調(diào)整，這就涉及到了動網(wǎng)格，本文采用彈簧近似光滑模型改變網(wǎng)格節(jié)點的坐標，用局部網(wǎng)格重劃模型對網(wǎng)格進行光滑處理。在上述理論的基礎上就可以采用本文的優(yōu)化算法對擾流元進行優(yōu)化設計。優(yōu)化后的半
7、圓形擾流元、三角形擾流元、六邊形擾流元和五邊形擾流元驗證了共軛梯度法能夠有效的解決幾何形狀對流換熱反問題，且優(yōu)化后擾流元的綜合換熱效果均優(yōu)于優(yōu)化前的。關鍵字：反問題，傳熱反問題，形狀優(yōu)化，靈敏度問題，伴隨問題，共軛梯度法，動網(wǎng)格，強化換熱IABSTRACTAABSTRACTBSTRACTInrecentyears,thetheoryresearchandapplicationresearchoftheinverseheattransferproblemhavebeengraduallyarousedtheinterestof
8、manyscholars.Theinverseheattransferproblemwidelyexistsinthenaturalscienceandengineeringtechnology,suchasaerospace、chemical、materialprocessing、pow
