状态空间法求解换热器方程的相关研究

基本信息
批准号:11501189
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:陈建华
学科分类:
依托单位:湖南科技大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:鲁文英,彭叶辉,唐唯
关键词:
稳恒状态幂零性发展方程换热器方程算子半群
结项摘要

As important components of numerous thermal systems and machines, heat exchangers are widely used in a variety of industrial products, processes and engineering experiments to realize the transfer of heat between hot and cold fluids or gases. In this project, we will study some problems which arise when solving the tubular heat exchanger equations using the state space method. More precisely, we will be concerned with bounded perturbations of nilpotent semigroups, evolution families resulting from multiplicative perturbations of semigroup generators and nilpotency of evolution families. The nilpotency will be used to discuss the steady state of the heat exchanger system. As compared with existing researches, we will discuss the general case of time-varying velocities. Accordingly, those corresponding heat exchanger equations should be reformulated into non-autonomous Cauchy problems whose underlying evolution families come from multiplicative perturbations of the semigroup generators. The problems in consideration are practical and the project is meaningful, from both the mathematical and the engineering point of view.

换热器是许多工业产品、工业生产过程以及工程实验中的一种通用装置,用来实现热量从热流体到冷流体的传递以满足规定的工艺要求. 本项目研究与管式换热器方程状态空间解法有关的几个数学问题,包括幂零半群的有界扰动、半群生成元的乘法扰动所产生的发展族以及发展族的幂零性. 幂零性将被用来研究系统的稳恒状态以及达到稳恒状态的时间. 我们关注流体速度随时间变化的一般情形,此时换热器方程可改写成状态空间中非自治的Cauchy问题,其发展族与生成元的乘法扰动有关. 本项目研究的问题具有工程背景,对这些问题的解决不仅具有理论意义也具有实际意义.

项目摘要

换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多工业部门中的通用设备,在生产中占有重要地位。本项目自获得资助以来进展顺利,取得了一些较好的预期成果。我们研究了Volterra系统观察算子的容许性和Cauchy系统超稳定性的扰动问题,得到的相关结果为后续有关换热器系统控制问题的研究提供了理论基础。我们研究了带有三个热联结的三流平行流换热器内部的瞬时温度场,得到了方程的解析解;我们同时讨论了同向流和对流的情形,基于解析解讨论了系统的稳恒状态和达到稳恒状态所需要的时间,所得到的理论结果与我们给出的数值仿真吻合。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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