求解对流换热反问题的低阶模型Reduced Order Model Based Algorithm for Inverse Convection Heat Transfer Problem
丁鹏;陶文铨;
摘要:
在低阶模型的基础上开发了一种求解对流换热反问题的算法,并采用最佳正交分解方法分别建立了直接问题、敏感度问题和伴随问题的低阶模型,反问题求解采用了共轭梯度法.算例为一圆管内流动充分发展、换热初始段时,反求圆管壁面外未知热流密度的反问题.分别研究了测量位置、测量误差对算法性能的影响,结果表明通过将测量位置移向未知热流可以显著地提高解的精度和算法的稳定性,同时共轭梯度法可以显著地减小测量误差对结果的影响.所开发的算法可以在非常短的时间内得到较准确的解,基于CFD模型的反问题算法迭代一步需要6.5 s,而文中算法迭代一步仅需要0.078 s,与基于CFD模型的反问题算法相比,速度提高了80倍.
关键词: 最佳正交分解;低阶模型;对流换热反问题
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50636050)
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参考文献:
- [1]ALIFANOV O M.Inverse heat transfer problems[M].Berlin,Germany:Springer-Verlag,1994.
- [2]PANTANKAR S V.Numerical fluid flow and heattransfer[M].New York,USA:Academic Press,1981.
- [3]丁鹏,陶文铨.一种预测流动和传热问题的快速算法[J].西安交通大学学报,2007,41(3):271-273.DING Peng,TAO Wenquan.Fast algorithm for pre-diction of fluid flow and heat transfer[J].Journal ofXi′an Jiaotong University,2007,41(3):271-273.
- [4]BERKOOZ G,HOLMES P,LUMLEY J L.Theproper orthogonal decomposition in the analysis of tur-bulent flows[J].Annual Review Fluid Mech,1993,25:539-575.
- [5]HOLMES P,LUMLEY J L,BERKOOZ G.Turbu-lence,coherent structures,dynamical systems andsymmetry[M].Cambridge,UK:Cambridge Univ.Press,1996.
- [6]SIROVICH L.Turbulence and the dynamics of coher-ent structure[J].Q Appl Math,1987(3):561-571.
- [7]DING Peng,WU Xuehong,HE Yaling,et al.A fastand efficient method for predicting fluid flow and heattransfer problems[J].ASME Journal of Heat Trans-fer,2008,130(3):032502.1-17.