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复合材料压力容器(COPV)具有质量轻、强度高、工作寿命长等优点,在航天航空、汽车、医疗、能源储备及运输等领域有广泛应用。在COPV的制造加工、无损检测及气体加注等过程中,普遍存在着内部热激励。准确获得COPV内部热激励信息,并在此基础上重构COPV的温度场,是相关技术领域的一项基础性工作。
本文以复合材料CNG气瓶为具体对象,采用基于模糊推理理论的分散式模糊推理(DFI)、双重分散模糊推理(DDFI)方法,研究了COPV内部热激励反演及COPV的温度场重构等问题。论文的主要研究工作包括:
①结合复合材料CNG气瓶检测过程中的气瓶内部蒸汽冲洗工序,进行了CNG气瓶内部蒸汽加热实验,获得了在不同蒸汽加热条件下CNG气瓶外表面的稳态红外热像和瞬态红外热像。通过红外热像对比分析,讨论了内部热激励强度对气瓶表面温度的影响以及CNG气瓶蒸汽冲洗过程内部热激励的分布规律。
②建立了CNG复合材料气瓶三维稳态、非稳态传热模型,对不同内部热激励条件下气瓶传热过程进行了数值模拟,获得了不同内部热激励条件下CNG复合材料气瓶的三维温度场。
③基于分散式模糊推理(DFI)思想,建立了一种反演COPV稳态内部热激励分布的方法,根据COPV外表面的有限温度测量信息进行分散式模糊推理,获得COPV稳态内部热激励分布反演结果。以复合材料CNG气瓶为对象,通过仿真试验讨论了初始猜测值、表面温度测点数目以及温度测量误等对内部热激励反演结果的影响,并利用CNG气瓶稳态热激励实验获得的部分表面温度信息,对CNG气瓶稳态内部热激励分布进行了反演。
④在前述的稳态热激励分散模糊反演方法的基础上,针对COPV内部热激励瞬态分布反演问题,建立了一种时空解耦双重分散模糊推理(DDFI)反演方案,利用对应空间的时序误差向量进行分散推理,反演COPV内部热激励瞬态分布。进一步,利用CNG气瓶非稳态热激励实验获得的部分表面温度信息,获得了CNG气瓶内部热激励瞬态分布的反演结果。
⑤根据CNG气瓶内部热激励反演结果和CNG气瓶传热模型,重构了CNG气瓶的温度场,并利用激励实验结果对CNG气瓶内部热激励反演结果和温度场重构结果的可靠性进行了验证。
本文以复合材料CNG气瓶为具体对象,采用基于模糊推理理论的分散式模糊推理(DFI)、双重分散模糊推理(DDFI)方法,研究了COPV内部热激励反演及COPV的温度场重构等问题。论文的主要研究工作包括:
①结合复合材料CNG气瓶检测过程中的气瓶内部蒸汽冲洗工序,进行了CNG气瓶内部蒸汽加热实验,获得了在不同蒸汽加热条件下CNG气瓶外表面的稳态红外热像和瞬态红外热像。通过红外热像对比分析,讨论了内部热激励强度对气瓶表面温度的影响以及CNG气瓶蒸汽冲洗过程内部热激励的分布规律。
②建立了CNG复合材料气瓶三维稳态、非稳态传热模型,对不同内部热激励条件下气瓶传热过程进行了数值模拟,获得了不同内部热激励条件下CNG复合材料气瓶的三维温度场。
③基于分散式模糊推理(DFI)思想,建立了一种反演COPV稳态内部热激励分布的方法,根据COPV外表面的有限温度测量信息进行分散式模糊推理,获得COPV稳态内部热激励分布反演结果。以复合材料CNG气瓶为对象,通过仿真试验讨论了初始猜测值、表面温度测点数目以及温度测量误等对内部热激励反演结果的影响,并利用CNG气瓶稳态热激励实验获得的部分表面温度信息,对CNG气瓶稳态内部热激励分布进行了反演。
④在前述的稳态热激励分散模糊反演方法的基础上,针对COPV内部热激励瞬态分布反演问题,建立了一种时空解耦双重分散模糊推理(DDFI)反演方案,利用对应空间的时序误差向量进行分散推理,反演COPV内部热激励瞬态分布。进一步,利用CNG气瓶非稳态热激励实验获得的部分表面温度信息,获得了CNG气瓶内部热激励瞬态分布的反演结果。
⑤根据CNG气瓶内部热激励反演结果和CNG气瓶传热模型,重构了CNG气瓶的温度场,并利用激励实验结果对CNG气瓶内部热激励反演结果和温度场重构结果的可靠性进行了验证。