[發明專利]基于快速精確數值重構技術的混凝土塊冷卻系統設計方法

有效

• 申請號: 201810021767.0
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN108205610B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 林繼;洪永興;陳文
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F17/11;G06F119/08
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于快速精確數值重構技術的混凝土塊冷卻系統設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在所考察混凝土塊的內部和邊界均勻配置若干測試點，獲得測試點的溫度值；

(2)建立熱傳導問題的等效控制方程，根據徑向基函數配點法得到若干局部低階矩陣；

(3)采用多尺度算法，計算徑向基函數的形狀參數；

(4)利用矩陣稀疏化算法，構造計算溫度場所需的方程式；

(5)計算在時刻τ任意點x的溫度場T，具體為：將步驟(2)得到的低階矩陣和溫度梯度以及步驟(4)的矩陣稀疏化算法得到的全域矩陣代入步驟(2)的控制方程中，并結合隱式差分格式得出：

其中，Tⁿ⁺¹代表當前時刻的溫度場，Tⁿ代表延遲時刻的溫度場，θⁿ⁺¹表示當前時刻的絕熱溫升，φⁿ⁺¹表示當前時刻混凝土與水管間的導熱關系式，τ表示時刻，dτ表示時間步長，Nip表示內部測試點數量，Nbp表示邊界測試點數量，Ncp＝Nip+Nbp，測試點數量等于配置點數量，M_m表示重構的全域矩陣的第m行向量，E_m表示單位向量，表示當前時刻測試點的溫度場近似值，dτ為時間步長，

(6)根據考察混凝土結構的內部測試點與邊界測試點的最大溫差，判斷水管冷卻系統設計方案是否合理。

2.根據權利要求1所述的基于快速精確數值重構技術的混凝土塊冷卻系統設計方法，其特征在于，在所述步驟(1)中，初始時刻在所考察混凝土塊的內部均勻配置Nip個測試點，獲得初始時刻測試點的溫度值T_i,i＝1,...,Nip；在所考察混凝土塊的邊界配置Nbp個測試點，隨著熱傳導的進行，獲得不同時刻邊界所有測試點的溫度值T_i,i＝Nip+1,...,Ncp，Ncp＝Nip+Nbp，其中，Nip表示內部點數，Nbp表示邊界點數，Ncp表示所有測試點數或配點總數，測試點與配點重合，即Ncp＝Nip+Nbp，而i＝Nip+1,...,Ncp表示邊界點的編號。

3.根據權利要求1所述的基于快速精確數值重構技術的混凝土塊冷卻系統設計方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，采用的熱傳導問題的等效控制方程為：

其中，Ω表示所考察物質的區域，x為空間坐標，τ為坐標x所對應的時刻，φ代表混凝土塊和水管間的溫度傳遞關系，θ表示絕熱溫升，a表示熱傳導系數，T表示溫度場函數，表示邊界條件，T₀表示初值條件，T_w表示水管通水溫度，Δ表示Laplace算子，Γ表示區域邊界；

熱傳導問題所用的徑向基函數為：

其中，Φ(r)表示多重二次曲面MQ徑向基函數，c表示形狀參數，r表示兩兩測試點間的距離；

以每個測試點為中心，取Nsp個配置點構造局部區域，再利用徑向基函數配點法在每個局部構造如下低階矩陣：

其中表示局部區域s上所有測試點的溫度近似值，Nsp為局部區域上的配置點數，Φ^s是局部徑向基函數矩陣α^s是待定系數為徑向基函數表示權函數，表示臨近測試點的配置點；

溫度梯度由下式求得：

其中Δ為拉普拉斯算子，表示空間方向上的二階導數，

式(1)、式(3)和式(4)共同構成局部徑向基函數配點法的差值矩陣。

4.根據權利要求3所述的基于快速精確數值重構技術的混凝土塊冷卻系統設計方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，計算徑向基函數的形狀參數具體為：由多尺度算法推導出如下關系式：

由上式求出每個局部區域上的形狀參數c，用于步驟(2)構造局部徑向基函數配點法的差值矩陣，表示臨近測試點的配置點，Nsp為局部區域上的配置點數。