[發明專利]一種確定大型鋼錠界面換熱系數的方法

有效

• 申請號: 201010195121.8
• 申請日: 2010-05-31
• 公開（公告）號: CN101871903A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 沈厚發;李文勝;柳百成
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20;G01N25/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

1.一種確定大型鋼錠界面換熱系數的方法，其包括以下步驟：

1)將鋼錠與錠模之間的接觸界面簡化為若干測試分段，在每一分段中確定若干個測試點，并在每一測試點上設置一傳感器，將每一傳感器通過各自的導線共同連接到一數據采集系統，數據采集系統的輸出端連接一界面換熱系數反算系統；

2)在鋼水凝固成鋼錠的過程中，各個傳感器采集鋼水凝固過程中的溫度或熱流信息，并將采集到的信息數據傳送到數據采集系統中；

3)在鋼水完全凝固成鋼錠后，通過數據采集系統讀取各測試點的數據，獲得各測試點實測的隨時間變化的溫度或熱流信息，并導入到鋼錠與錠模間界面換熱系數反算系統中；

4)界面換熱系數反算系統根據步驟3)導入的數據，估計某個時間段的界面換熱系數；根據估計的界面換熱系數進行凝固過程中溫度場的模擬，以獲得測試點的計算溫度；比較計算溫度與實測溫度是否吻合，如果計算溫度與實測溫度不吻合，則通過反算求解，校正界面換熱系數，然后再返回凝固過程溫度場的模擬，直到獲得與實測溫度相吻合的計算結果，即計算溫度與實測溫度吻合，這時獲得該時間段的界面換熱系數，記錄界面換熱系數；判斷凝固時間t是否大于完全凝固時間t_max，如果t＞t_max，則結束計算；否則，進入下一時間段的計算。

2.如權利要求1所述的一種確定大型鋼錠界面換熱系數的方法，其特征在于：所述步驟4)中界面換熱系數反算系統的反算求解方法為：

①設置某時間段的初始條件；對應第一個時間段，則為：輸入溫度場的初始條件，即t＝0時刻的溫度分布，通常設為鋼水澆注溫度，以及界面換熱系數的初始值，即估計值；

定義F(h₁，…，h_I)為

F(h1,...,hI)=Σi=1IΣj=1JΣk=1K(Yk,j,i-Tk,j,i)2---(1)]]>

式中，h₁，…，h_I為各分段的界面換熱系數，Y_k，j，i和T_k，j，i分別表示分段i在時間段j、位置k的溫度實測值與計算值，I為分段總數，J為時間段總數，K為某一分段i對應的測試點總數；

②利用界面換熱系數，求解該時間段的溫度場，即鋼錠三維溫度場模擬，上標l表示迭代次數，l＝0，1，2…，其中，l＝0表示在每一個時間段的初始，從估計值開始迭代；

③在界面換熱系數的基礎上增加一個變化幅度ζ，一般取為10^-3，利用這個新的界面換熱系數，求解該時間段的溫度場；

④根據步驟②和③求解的溫度場，計算得到界面換熱系數的增量：

δhil+1=Σi=1IΣj=1JΣk=1K(Yk,j,i-Tk,j,il)φk,j,ilΣi=1IΣj=1JΣk=1K(φk,j,il)2---(2)]]>

式中，表示敏感系數，其定義為：

φk,j,il=∂Tk,j,i∂hi|h=hil---(3)]]>

并得到下一迭代步的界面換熱系數為：

hil+1=hil+δhil+1---(4)]]>

⑤如果滿足：

δhil+1hil+1<ϵ---(5)]]>

則說明符合實際情況，對應求解得到的溫度場也是準確的，然后，返回步驟②進入下一個時間段的計算；其中，ε為一小數，一般取為10^-4；

如果不滿足公式(5)，則對界面換熱系數進行重新賦值，即返回步驟②進行迭代計算，直到滿足公式(5)；

⑥如果t＞t_max，則結束計算；否則，返回步驟②進入下一時間段的計算。