材料變熱物性參數辨識算法與驗證.pdf

1、熱傳導反問題可以用于材料熱物性參數和材料表面熱流辨識，因其實用性強得到廣泛應用。但是熱傳導反問題的不適定性使之求解困難，因此熱傳導反問題的求解方法研究對其應用具有舉足輕重的作用。熱傳導反問題求解方法很多，其中共軛梯度法(CGM)和LM算法(LMM)是最常用的迭代算法。本文在分析CGM和LMM的基礎上提出了收斂性更好的分段辨識方法，研究了分段辨識方法的計算精度、計算效率、對初始值的依賴性和對溫度測量誤差的穩(wěn)定性，并進行了實驗驗證。

2、　　本文首先通過在非線性熱傳導偏微分方程中引入基爾霍夫變換，將非線性方程線性化，利用隱式有限差分方法建立了非線性熱傳導方程的求解方法。通過與有限元方法計算結果對比，驗證了熱傳導問題計算方法的有效性。其次，分析了CGM和LMM辨識材料變熱物性參數過程中存在的問題，并基于此提出了分段辨識方法。隨后，利用數值方法在計算精度、計算效率、對初始值的依賴性和對溫度測量誤差的穩(wěn)定性等方面對比了分段辨識方法和傳統(tǒng)的CGM和LMM的辨識結果，對比結果表明

3、，分段辨識方法在計算精度、計算效率和對初始值的依賴性等方面明顯優(yōu)于CGM和LMM。此外，還利用數值方法驗證了分段辨識方法進行多參數辨識和熱流辨識的有效性。最后，設計實驗驗證了分段辨識方法處理真實溫度數據的可行性，利用實驗測得的溫度歷程，辨識出了無氧銅的熱導率，并與激光熱導儀所測試結果對比，結果表明，本文所辨識出的熱導率在測試數據的誤差范圍內，并且變化趨勢相同，證明了該方法利用真實溫度信號辨識變熱物性參數可行性。另外通過在材料表面加載階躍