三維穩(wěn)態(tài)傳熱的模糊反演及應用.pdf

1、傳熱學反問題（IHTP）是指基于傳熱系統(tǒng)的溫度觀測信息反演系統(tǒng)的某些未知特征參量（如邊界條件、熱物性參數(shù)和幾何形狀等）的一類課題。目前傳熱學反問題廣泛存在于機械工程、航空航天工程、動力工程、生物醫(yī)療工程、建筑工程及工程熱物理等領域。對于三維系統(tǒng)的傳熱學反問題的研究比低維度的研究更貼近于工程實際應用，能為未來更好的處理工程實際問題做好理論基礎。
　　目前常用的傳熱學反問題研究方法有共軛梯度法（CGM）和遺傳算法（GA）等研究方法，上

2、述方法對溫度的初始猜測值、測點數(shù)目和測量誤差等具有較強的依賴性，難以獲得理想的反演結果?；谀：碚摶A的分散式模糊推理方法（DFIM）是一種具有良好容錯能力和魯棒性的推理方法，能夠基于不完備和不精確的輸入信息做出有效的決策，為傳熱學反問題的研究提供了一種十分有效的研究思路。
　　本文主要研究DFIM的三維傳熱系統(tǒng)的反演問題，主要內(nèi)容包括：
　?、龠\用有限差分法(FDM)離散三維穩(wěn)態(tài)傳熱系統(tǒng)控制方程及定解條件。運用高斯-賽迪

3、爾迭代法求解離散后的傳熱系統(tǒng)代數(shù)方程，確定三維計算域的溫度場，從而獲得邊界節(jié)點處溫度的測量信息。并進行了網(wǎng)格無關性驗證。
　　②以三維平板傳熱系統(tǒng)邊界條件的反演問題為例，建立了基于CGM的傳熱學反問題模型。通過數(shù)值試驗，討論了溫度初始猜測值、測點數(shù)目以及測量誤差對反演溫度的影響?？隙薈GM求解三維穩(wěn)態(tài)傳熱學反問題的效果，也總結了CGM求解存在的局限性。
　?、劢Y合傳熱學反問題存在的問題和模糊推理方法的特點，建立了一種基于二

4、正態(tài)分布的求解三維穩(wěn)態(tài)傳熱系統(tǒng)反問題的分散式模糊推理方法（NDFI）。以三維平板傳熱系統(tǒng)邊界溫度反演問題為研究對象，將反演效果與CGM相比，NDFI明顯降低了反演過程對初始猜測值準確度和測點數(shù)目的需求，增強了對測量誤差的抗干擾能力，得到了更好的反演效果。
　?、軕帽疚慕⒌腘DFI方法，研究了質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的膜電極（MEA）和碳板交界面溫度分布的反演問題。通過數(shù)值試驗，討論了待反演邊界條件受溫度初始猜測值、測點