[发明专利]一种基于灵敏度分析的利用温度场识别热物理参数的方法

说明书

本发明公开了一种基于灵敏度分析的利用温度场识别热物理参数的方法，包括建立结构有限元分析模型并赋值热物理参数，施加温度场边界条件，并进行稳态热传导分析，得到稳定温度场和仿真温度值；采用与有限元分析模型同一尺寸、同一材料的结构进行试验得到真实温度场，并选择其中具有代表性的测点；选取热物理参数的初始参数，将初始参数摄动1.2倍赋值为热物理参数，进行稳态热传导分析得到稳定温度场作为真实温度场和试验温度值；对热物理参数进行灵敏度分析，即为温度对热物理参数的一阶偏导，并根据试验温度值与仿真温度值之间的温度差ΔT求解热物理参数P，进行热物理参数的残差分析，直至收敛即可以得到准确的热物理参数。

技术领域

本发明涉及识别热物理参数方法，尤其涉及一种基于灵敏度分析的利用温度场识别热物理参数的方法。

背景技术

在航空、航天、机械领域，温度场热分析问题是一个不容忽视的方面。另外，结构优化设计时，灵敏度是设计优化阶段的重要研究内容，当处理热结构参数识别、优化设计等动力学反问题时，首先需要对温度场的热参数识别问题进行研究。

因此，亟待解决上述问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种可准确识别热物理参数和极大提高模型准确性的基于灵敏度分析的利用温度场识别热物理参数的方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明公开了一种基于灵敏度分析的利用温度场识别热物理参数的方法，包括如下步骤：

(1)建立结构有限元分析模型并赋值热物理参数，施加温度场边界条件，并通过有限元分析软件进行稳态热传导分析，得到稳定温度场和稳定温度场的仿真温度值；

(2)采用与有限元分析模型同一尺寸、同一材料的结构进行试验得到真实温度场，并选择其中具有代表性的测点；选取热物理参数的初始参数，将初始参数的1.2倍赋值为热物理参数，代入有限元分析模型中进行稳态热传导分析，得到稳定温度场作为真实温度场，选取有限元分析模型中具有代表性的测点温度为试验温度值；

(3)对热物理参数进行灵敏度分析，即为温度对热物理参数的一阶偏导，并根据试验温度值与仿真温度值之间的温度差ΔT求解热物理参数P，进行热物理参数的残差分析，直至收敛即可以得到准确的热物理参数；所述具体步骤包括：

其中T_e为试验温度值，T_a为仿真温度值，A为灵敏度矩阵，Δp为热物理参数的修正量，p_i+1为热物理参数修正值，p_i为上次迭代参数值，i为从0开始的整数；

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)

循环迭代公式(4)、(5)，即可得到待修正热物理参数，残差和小于0.0001即表示收敛。

其中，所述热物理参数为热导率。

优选的，所述边界条件为：上边界节点施加200℃，下边界节点施加100℃。

再者，所述有限元分析软件为PATRAN。

进一步，以结构对称中心线为界，选取位于对称中心线一侧的均匀分布于结构上的测点为具有代表性的测点。

有益效果：