板坯連鑄結(jié)晶器熱邊界條件的模糊反演.pdf

1、在冶金工程領(lǐng)域,結(jié)晶器作為連鑄系統(tǒng)的核心部分,對鋼液凝固過程、鑄坯表面品質(zhì)以及連鑄機的生產(chǎn)效率均有很大影響。利用數(shù)值模擬方法研究連鑄凝固過程得到了廣泛應(yīng)用。要想獲得可靠的模擬結(jié)果,必須準確確定鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱邊界條件。由于結(jié)晶器的實際工作環(huán)境非常復(fù)雜,其熱邊界條件(鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱流分布)難以直接測量,根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)置熱電偶的溫度測量信息,采用傳熱學反問題(Inverse Heat Conduction Problem,IHC

2、P)方法估計鑄坯與結(jié)晶器界面間的熱邊界條件成為一種可行方案。
　　基于模糊集合理論的分散模糊推理(Decentralized Fuzzy Inference,DFI)方法是一種具有良好抗不適定性的傳熱學反問題研究方法。DFI方法屬于不確定性推理方法的范疇,與傳統(tǒng)的傳熱學反問題研究方法相比,對非確定性信息的處理能力較強,能夠利用不準確和不完備的觀測信息進行推理與決策,且推理過程具有良好的容錯能力及魯棒性。
　　本文采用DFI方

3、法研究了板坯結(jié)晶器熱邊界條件的反演問題,針對已有的基于定性分析綜合加權(quán)的分散模糊推理(QDFI)方法所存在的問題,提出了一種基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法。主要研究工作如下:
　　①建立了板坯結(jié)晶器的二維傳熱模型,利用有限元分析方法求解了結(jié)晶器的溫度分布,并對所建立的結(jié)晶器傳熱數(shù)值模型進行了網(wǎng)格無關(guān)性驗證;通過數(shù)值仿真實驗分析了拉坯速度、冷卻水流速及銅板冷卻水槽布置方式等對板坯結(jié)晶器溫度分布的影響。
　　

4、②介紹了DFI方法的基本理論;利用基于定性分析綜合加權(quán)的分散模糊推理(QDFI)方法對結(jié)晶器的熱邊界條件進行了估算,通過數(shù)值仿真實驗分別討論了熱流分布初始猜測值、溫度測點數(shù)目以及測量誤差等因素對反演結(jié)果的影響,并與CGM進行了比較,說明了DFI方法及CGM求解傳熱學反問題的局限性及存在的問題。
　　③為了進一步改善DFI方法在傳熱學反問題中的應(yīng)用效果,針對QDFI反演方法所存在的問題,建立了一種基于正態(tài)分布函數(shù)確定影響關(guān)系矩陣的綜

5、合加權(quán)方法,形成了基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法。
　?、芾帽疚乃⒌腘DFI方法研究了平板熱邊界條件的反演問題,驗證了所提出 NDFI方法的有效性。將所建立的基于正態(tài)分布綜合加權(quán)的分散模糊推理(NDFI)方法應(yīng)用到板坯結(jié)晶器熱邊界條件分布的反演問題中,通過仿真實驗分析了板坯結(jié)晶器熱流分布初始猜測值、溫度測點數(shù)目及測量誤差對反演結(jié)果的影響,并與QDFI方法的反演結(jié)果進行了對比,分析了所建立的NDFI方法的抗