基于Tikhonov正则化方法的连铸二冷过程导热反问题计算方法研究
【学位授予单位】:内蒙古科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TF777
【图文】:
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-2连铸二冷过程的导热正问题2.1高效连铸气雾射流动态传热实验平台如图2.1为课题组现有的高效连铸气雾射流动态传热实验平台:图2.1高效连铸气雾射流动态传热实验平台该试验台用可转动的空心圆柱体铸坯模拟自结晶器拉出的钢胚在支撑辊的带动下依次经过数个喷嘴的二次冷却过程。铸坯内部有一组三根共三组硅碳棒可对其加热至1200℃以使铸坯达到二冷初始温度。铸坯某点依次经历气气雾射流冷却、冷却水漫流冷却、空气冷却-辐射换热三个过程,较为真实地模拟连铸生产过程中二冷区热铸坯表面运动的周期性热边界。铸坯正上方为一支被固定的气雾喷嘴,气体由空压机提供,经储气罐稳压接入喷嘴。冷却水由水泵从水池抽出,经喷嘴内混合腔与气体混合后喷出,实验台采用宽厚板连铸广泛使用的扁平气雾喷嘴(NCJ第五代扁平型喷嘴)。2.2实验平台的物理模型数值模拟过程只关注实验台铸坯部分,即如图2.2所示。
正算过程边界条件有如下结果
内蒙古科技大学硕士学位论文-18-(c)图2.7各测点处温度随时间变化图(a)三维图(b)平面图(c)表面温度图设置距离观测界面外边界2mm处的沿圆周方向均匀分布的24个测点位置作为后续反演过程的输入条件。有正问题得出的各个测点位置处的温度随时间变化趋势如图2.7。可知其温度分布随时间推移呈周期规律下降,其周期性与边界条件的周期性吻合。2.4网格划分及无关性验证表征网格几何品质的因数有光顺行、正交性、节点分布特性。正交性指网格两相邻边界所成角度是否接近90°,光顺行指网格的几何参数在全场内的变化速率,节点分布特性指节点在求解区域内的分布、疏密变化应当与被求解变量的梯度变化相适应。极坐标下划分四边形网格正交性天然最优。考虑光顺行和节点分布特性,在铸坯半径方向采用均匀分布法[53]划分非等距网格。均匀分布法与弹簧比拟法、变分法一样,同属建立自适应网格的r型方法,具有计算简单的优点和不能保证正交性的缺点。它是指任意两网格节点间的距离同某个选定的权函数W()之积在该方向上保持为常数,即:()iiWxconst(2.16)导热问题计算过程中,选取半径方向的温度梯度为权函数max00()/rWrTT(2.17)图2.8为15层等距网格与15、30层均匀分布法网格的一维对比图
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