[發明專利]一種基于靈敏度分析的利用溫度場識別熱物理參數的方法

有效

• 申請號: 201910323285.5
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110059416B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 姜東;李震;費慶國;陳素芳;曹芝腑
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發明公開了一種基于靈敏度分析的利用溫度場識別熱物理參數的方法，包括建立結構有限元分析模型并賦值熱物理參數，施加溫度場邊界條件，并進行穩態熱傳導分析，得到穩定溫度場和仿真溫度值；采用與有限元分析模型同一尺寸、同一材料的結構進行試驗得到真實溫度場，并選擇其中具有代表性的測點；選取熱物理參數的初始參數，將初始參數攝動1.2倍賦值為熱物理參數，進行穩態熱傳導分析得到穩定溫度場作為真實溫度場和試驗溫度值；對熱物理參數進行靈敏度分析，即為溫度對熱物理參數的一階偏導，并根據試驗溫度值與仿真溫度值之間的溫度差ΔT求解熱物理參數P，進行熱物理參數的殘差分析，直至收斂即可以得到準確的熱物理參數。

技術領域

本發明涉及識別熱物理參數方法，尤其涉及一種基于靈敏度分析的利用溫度場識別熱物理參數的方法。

背景技術

在航空、航天、機械領域，溫度場熱分析問題是一個不容忽視的方面。另外，結構優化設計時，靈敏度是設計優化階段的重要研究內容，當處理熱結構參數識別、優化設計等動力學反問題時，首先需要對溫度場的熱參數識別問題進行研究。

因此，亟待解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種可準確識別熱物理參數和極大提高模型準確性的基于靈敏度分析的利用溫度場識別熱物理參數的方法。

技術方案：為實現以上目的，本發明公開了一種基于靈敏度分析的利用溫度場識別熱物理參數的方法，包括如下步驟：

(1)建立結構有限元分析模型并賦值熱物理參數，施加溫度場邊界條件，并通過有限元分析軟件進行穩態熱傳導分析，得到穩定溫度場和穩定溫度場的仿真溫度值；

(2)采用與有限元分析模型同一尺寸、同一材料的結構進行試驗得到真實溫度場，并選擇其中具有代表性的測點；選取熱物理參數的初始參數，將初始參數的1.2倍賦值為熱物理參數，代入有限元分析模型中進行穩態熱傳導分析，得到穩定溫度場作為真實溫度場，選取有限元分析模型中具有代表性的測點溫度為試驗溫度值；

(3)對熱物理參數進行靈敏度分析，即為溫度對熱物理參數的一階偏導，并根據試驗溫度值與仿真溫度值之間的溫度差ΔT求解熱物理參數P，進行熱物理參數的殘差分析，直至收斂即可以得到準確的熱物理參數；所述具體步驟包括：

其中T_e為試驗溫度值，T_a為仿真溫度值，A為靈敏度矩陣，Δp為熱物理參數的修正量，p_i+1為熱物理參數修正值，p_i為上次迭代參數值，i為從0開始的整數；

ΔT＝T_e-T_a (1)

AΔp＝ΔT (2)

A^TAΔp＝A^TΔT (3)

Δp＝(A^TA)^-1A^TΔT (4)

p_i+1＝p_i+(A^TA)^-1ΔT (5)

循環迭代公式(4)、(5)，即可得到待修正熱物理參數，殘差和小于0.0001即表示收斂。

其中，所述熱物理參數為熱導率。

優選的，所述邊界條件為：上邊界節點施加200℃，下邊界節點施加100℃。

再者，所述有限元分析軟件為PATRAN。

進一步，以結構對稱中心線為界，選取位于對稱中心線一側的均勻分布于結構上的測點為具有代表性的測點。

有益效果：