室内热源非稳态释放过程的逆问题建模研究

In terms of the difficulties to inverse unsteady releases of indoor heat sources, provide study methodology for mathmatically modeling, accurately measure unsteady release rates of heat sources, and come up with inverse methodology under the condition of complex release from the heat source. Based on analysis the dynamic mechanism of heat transfer, reveal crucial principle of indoor environments multiple-field coupling inverse computation, come up with temperature field inverse computation principle based on response factor method, as well as develop the numerical modeling principle and model to identify the heat source unsteady release process, which are dependent on indoor real-time temperature. By utilizing the reasonable thermal environment standard, basic principle of indoor multi-field coupling and multi-target computation are investigated, to explain the criteria and strategy to explore the origin from phenomenon in indoor environments. New technology concept is developed as combination of modified design model and high efficiency computation algorithm, as well as discover the multi-target modeling technology, scientific methodology and technical basis can be provided to develop efficient, energy-saving and comfort indoor environments control system.

针对反演建筑室内热源非稳态释放过程所面临的难题，为数学建模提供研究方法，实现热源非稳态释放率的准确量化，并提出热源复杂释放形式下的反演方法。从分析热量传递的动力学机理入手，揭示室内环境多场耦合逆向计算的关键机理，提出基于响应因子方法的温度场逆向计算原理，建立根据室内逐时温度逆向确定热源非稳态释放过程的数值仿真原理和模型。基于合理的热环境标准，研究室内多场耦合及多目标逆向计算的基本原理，阐明室内环境由果及因、追本溯源的多目标逆向计算基本准则与逆算求解策略。发展优化设计模型和高效计算方法相结合的新技术概念，探索多目标逆向模拟技术，为开发高效、节能、和舒适的室内热环境控制系统提供科学方法和技术基础。

针对反演建筑室内热源非稳态释放过程所面临的难题，为数学建模提供研究方法，实现热源非稳态释放率的准确量化，并提出热源复杂释放形式下的反演方法。如何克服室内速度场的非线性特性、以及温度场与速度场的耦合特性，是建立数学模型降低计算量、解决实际问题的关键，具有较大的理论意义。从分析热量传递的动力学机理入手，揭示室内环境多场耦合逆向计算的关键机理，提出基于响应因子方法的温度场逆向计算原理，建立根据室内逐时温度逆向确定热源非稳态释放过程的数值仿真原理和模型。基于合理的热环境标准，研究室内多场耦合及多目标逆向计算的基本原理，阐明室内环境由果及因、追本溯源的多目标逆向计算基本准则与逆算求解策略。发展优化设计模型和高效计算方法相结合的新技术概念，探索多目标逆向模拟技术，为开发高效、节能、和舒适的室内热环境控制系统提供科学方法和技术基础。以降低数值求解成本为目标，引入响应因子方法，运用卷积特性研究热源在恒定速率、正弦函数、指数函数等非稳态释放形式下的室内温度分布特性。采用优化法与正则化方法相结合的策略，最终建立对室内热源非稳态释放过程精确反演的逆问题数学模型，实现有关建筑室内热源反演问题机理研究的突破。为增强逆模型求解的稳定性并减小优化法求解的计算量，本项目引入正则化方法，快速优化目标函数，降低优化过程所需的计算量及计算时间。本项目所建立的反演模型根据已知的室内温度信息不仅可以确定单个热源的逐时释放过程，而且还可以确定多个热源的逐时释放过程。这些关键科学问题的解决，不仅能够解决反演室内热源非稳态释放过程所面临的难题，而且为数学机理建模提供研究手段解决问题，实现热源非稳态释放过程的准确量化，并提出复杂释放形式下热源强度的反演方法，较为深入地探索比较接近于实际状况下的热源反演策略，对于促进反演建筑室内热源非稳态释放过程的发展具有较大的理论意义，同时也对人造环境热边界条件的设计具有实用价值。