[发明专利]一种确定大型钢锭界面换热系数的方法

权利要求书

1.一种确定大型钢锭界面换热系数的方法，其包括以下步骤：

1)将钢锭与锭模之间的接触界面简化为若干测试分段，在每一分段中确定若干个测试点，并在每一测试点上设置一传感器，将每一传感器通过各自的导线共同连接到一数据采集系统，数据采集系统的输出端连接一界面换热系数反算系统；

2)在钢水凝固成钢锭的过程中，各个传感器采集钢水凝固过程中的温度或热流信息，并将采集到的信息数据传送到数据采集系统中；

3)在钢水完全凝固成钢锭后，通过数据采集系统读取各测试点的数据，获得各测试点实测的随时间变化的温度或热流信息，并导入到钢锭与锭模间界面换热系数反算系统中；

4)界面换热系数反算系统根据步骤3)导入的数据，估计某个时间段的界面换热系数；根据估计的界面换热系数进行凝固过程中温度场的模拟，以获得测试点的计算温度；比较计算温度与实测温度是否吻合，如果计算温度与实测温度不吻合，则通过反算求解，校正界面换热系数，然后再返回凝固过程温度场的模拟，直到获得与实测温度相吻合的计算结果，即计算温度与实测温度吻合，这时获得该时间段的界面换热系数，记录界面换热系数；判断凝固时间t是否大于完全凝固时间t_max，如果t＞t_max，则结束计算；否则，进入下一时间段的计算。

2.如权利要求1所述的一种确定大型钢锭界面换热系数的方法，其特征在于：所述步骤4)中界面换热系数反算系统的反算求解方法为：

①设置某时间段的初始条件；对应第一个时间段，则为：输入温度场的初始条件，即t＝0时刻的温度分布，通常设为钢水浇注温度，以及界面换热系数的初始值，即估计值；

定义F(h₁，…，h_I)为

F(h1,...,hI)=Σi=1IΣj=1JΣk=1K(Yk,j,i-Tk,j,i)2---(1)]]>

式中，h₁，…，h_I为各分段的界面换热系数，Y_k，j，i和T_k，j，i分别表示分段i在时间段j、位置k的温度实测值与计算值，I为分段总数，J为时间段总数，K为某一分段i对应的测试点总数；

②利用界面换热系数，求解该时间段的温度场，即钢锭三维温度场模拟，上标l表示迭代次数，l＝0，1，2…，其中，l＝0表示在每一个时间段的初始，从估计值开始迭代；

③在界面换热系数的基础上增加一个变化幅度ζ，一般取为10^-3，利用这个新的界面换热系数，求解该时间段的温度场；

④根据步骤②和③求解的温度场，计算得到界面换热系数的增量：

δhil+1=Σi=1IΣj=1JΣk=1K(Yk,j,i-Tk,j,il)φk,j,ilΣi=1IΣj=1JΣk=1K(φk,j,il)2---(2)]]>

式中，表示敏感系数，其定义为：

φk,j,il=∂Tk,j,i∂hi|h=hil---(3)]]>

并得到下一迭代步的界面换热系数为：

hil+1=hil+δhil+1---(4)]]>

⑤如果满足：

δhil+1hil+1<ϵ---(5)]]>

则说明符合实际情况，对应求解得到的温度场也是准确的，然后，返回步骤②进入下一个时间段的计算；其中，ε为一小数，一般取为10^-4；

如果不满足公式(5)，则对界面换热系数进行重新赋值，即返回步骤②进行迭代计算，直到满足公式(5)；

⑥如果t＞t_max，则结束计算；否则，返回步骤②进入下一时间段的计算。