CN110082389A - 一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法 - Google Patents

一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法，该方法包括如下步骤：S1.基于有限元手段的保温集装箱内部温度分布的确定；S2.起始保温稳定点时间的确定及极值温差区域的筛选；S3.极值温差区域的温度分布实际测量；S4.极值温差区域连续边界的识别；S5.确定极值温差区域的网格化温度概率密度分布；S6.确定保温稳定点时间对极限温度概率密度数值的敏感度；S7.基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的保温效果评估。该方法检测精度高，对于实现集装箱保温温度的实时评估具有重要的现实意义。

Description

一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法
技术领域
本发明涉及温度检测领域，特别涉及一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法。
背景技术
随着社会的进步，保温集装箱保温效果差异影响着工业化与农业化的发展。在这样的背景前提下，保温能力缺失就会造成巨大的经济损失，同时也会浪费大量的资源，因此对保温集装箱的保温效果进行掌握是必要且紧迫的。保温集装箱保温效果检测方法有很多种，但大多通过一些少量测点的温度数值来评判整体保温集装箱的保温效果，这对于实际情况下保温集装箱的整体保温效果检测来说存在很多局限性，准确性不高，检测效率低。如何从整体极限温差的角度出发来对保温集装箱的保温效果进行检测是目前这一研究领域存在的共性问题。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法，该方法检测精度高。
技术方案：本发明提供一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法，包括如下步骤：
S1.基于有限元手段的保温集装箱内部温度分布的确定：
在有限元分析软件中，通过一个固定的放射源向保温集装箱内部四周进行放射，在保温集装箱内部周围形成一个温度场，利用软件分析从打开放射源开始仿真保温集装箱内部的温度分布及数值的变化情况；
S2.起始保温稳定点时间的确定及极值温差区域的筛选：
在S1的基础上，设置起始保温稳定点时间；同时，分析当达到起始保温稳定点时间时的极值温差区域，并在有限元模型中的极值温差区域面积As加以标识；
S3.极值温差区域的温度分布实际测量：
根据S2中确定的起始保温稳定点时间及极值温差区域，待保温集装箱内部加热到起始保温稳定点时间时，启动测量装置对极值温差点附近区域的温度分布及具体的温度值进行测量，划定测量区域面积为2As；
S4.极值温差区域连续边界的识别：
在S3划定的测量面积为2As的区域中，将区域离散成点坐标的形式，并对区域中相连接两点的温度数值T1与T2代入下式(1)计算温差连续系数Ct，若温差连续系数Ct≥5％，则对非连续性温度测量数值的区域进行断开，并对全域的温差连续系数进行计算，并根据结算结果确定最后的极值温差区域连续边界，边界内的部分为极值温差连续区域；
S5.确定极值温差区域的网格化温度概率密度分布函数
在S4识别完毕的极值温差连续区域j中对其进行网格化处理，如式(2)、式(3)、式(4)，根据每个区域中i个网格的温度值来计算区域j所对应的温度平均值Ej、标准差Vj及极值温差区域j中的概率密度分布函数Fj；
式中，Ej为区域j所对应的温度平均值，Vj为区域j所对应的标准差，n为网格的个数，Ti为第i个网格的温度数值；
式中，Fj为区域j的概率密度分布函数，Di为第i个网格所记录的空间位置特征指标，通过S4中区域几何尺寸的测量来获得，Vj为区域j所对应的标准差，exp为指数底，e的数值取为2.71；
S6.确定保温稳定点时间对极限温度概率密度数值的敏感度；
结合S5中网格化温度概率密度分布函数，通过式(5)、式(6)求解S4确定的所有极值温差区域的概率密度值Ij及保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标βj；
式中，m为极值温差区域选定的个数，Fj为区域j的概率密度分布函数，j为区域编号，Sj为j编号区域的保温稳定点时间；
S7.基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的保温效果评估
在S6计算的极限温度概率密度的敏感度指标βj的基础上，通过式(7)计算基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的的保温效果评估指标Q；
式中，βj为保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标，m为极值温差区域选定的个数，n为网格的个数，j为区域编号，为j个区域i个网格中空间位置特征指标的平均值，Dijmax为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最大值，Dijmin为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最小值，Tijmax为j个区域i个网格中温度值的最大值，Tijmin为j个区域i个网格中温度值的最小值，为j个区域i个网格中温度值的平均值，D为空间位置特征指标，Q为保温效果评估指标
有益效果：本发明可以实现集装箱内部整体区域温度的检测，并从整体极限温差的角度出发来对保温集装箱的保温效果进行检测，从而避免了通过测点的温度数值来评判整体保温集装箱的保温效果的局限性，有效提高保温集装箱的整体保温效果检测的准确性与效率。
附图说明
图1为本发明提供的基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法，该方法包括以下步骤：
S1.基于有限元手段的保温集装箱内部温度分布的确定
对一个保温集装箱，通过一个固定的放射源向保温集装箱四周进行放射，在保温集装箱内部周围形成一个温度场，当保温集装箱进入工作状态，建立保温集装箱构件的有限元模型，并将建立完毕后的三维模型导入到有限元软件ANSYS中，按网格划分、约束设置、不同外部温度设置步骤完成保温集装箱有限元分析的前处理，待前处理完毕后运用ANSYS对其实际工作情况下的内部温度进行分析，以此来确定保温集装箱内部的温度分布及数值的变化情况；
S2.起始保温稳定点时间的确定及极值温差区域的筛选
在S1已知保温集装箱温度分布及数值变化情况下分析从打开放射源开始到集装箱内部各区域温度中存在80％的区域温度大于保温集装箱设定保温温度时的时间，即起始保温稳定点时间。同时，分析当达到起始保温稳定点时间时，筛选出保温集装箱内部温度数值位列前2％与后2％的区域，即极值温差区域，并根据有限元模型中的极值温差区域面积As加以一定的标记；
S3.极值温差区域的温度分布实际测量
根据S2中已确定的起始保温稳定点时间，按照极值温差区域进行划分，将待保温集装箱内部加热到起始保温稳定点时间时，同时运用红外温度传感器在保温集装箱工作条件下对保温集装箱极值温差点附近区域的温度分布及具体的温度值进行测量，划定测量区域面积2As；
S4.极值温差区域连续边界的识别
在S3划定的测量面积为2As的区域中，将区域划分为离散成点坐标的形式，在工作条件下计算温差连续系数Ct，若温差连续系数Ct≥5％，则对非连续性温度测量数值的区域进行断开，并对全域的温差连续系数进行计算，并根据结算结果确定最后的极值温差区域连续边界，边界内的部分为极值温差连续区域；
其中，T1与T2分别为划分区域中相连接两点的温度数值，Ct为温差连续系数。
S5.确定极值温差区域的网格化温度概率密度分布函数
在S4识别完毕的极值温差连续区域j中对其进行网格化处理，网格的面积为5cm2，根据每个区域中i个网格的温度值计算区域j所对应的温度平均值Ej；
其中，j为极值温差连续区域的编号，n为网格的个数，i为第i个网格，Ej为极值温差连续区域j所对应的温度平均值，Ti为第i个网格的温度数值。
根据上述每个区域中第i个网格的温度值来计算区域j所对应的温度平均值Ej，计算出极值温差连续区域j所对应的温度标准差Vj；
其中，Ej为极值温差连续区域j所对应的温度平均值，Vj为极值温差连续区域j所对应的标准差，Ti为第i个网格的温度数值，j为极值温差连续区域的编号，n为网格的个数，i为第i个网格。
根据每个区域中，所记录的第i个网格所记录的空间位置特征指标Di，上述第i个网格的温度值所对应区域j的温度平均值Ej、标准差Vj，计算极值温差连续区域j中的概率密度分布函数Fj；
其中，j为极值温差连续区域的编号，n为网格的个数，i为第i个网格，Fj为极值温差连续区域j的概率密度分布函数，Di为第i个网格所记录的空间位置特征指标，通过S4中区域几何尺寸的测量来获得，Vj为区域j所对应的标准差，exp为指数底，e的数值取为2.71。
S6.确定保温稳定点时间对极限温度概率密度数值的敏感度
结合S5中网格化温度概率密度分布函数求解S4确定的所有极值温差区域的概率密度值Ij；
其中，m为极值温差区域选定的个数，Fj为区域j的概率密度分布函数，j为极值温差连续区域的编号，Sj为j编号区域的保温稳定点时间，Ij为极值温差连续区域j所对应的概率密度值。
结合上述所有极值温差区域的概率密度值Ij，计算保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标βj；
其中，j为极值温差连续区域的编号，Sj为j编号区域的保温稳定点时间，Ij为区域j所对应的概率密度值，βj为区域j所对应的敏感度指标。
S7.基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的保温效果评估
在S6计算的极限温度概率密度的敏感度指标βj的基础上，识别极值温差连续区域所划分网格中温度值Tij的最大值Tijmax与最小值Tijmin，计算极值温差连续区域所划分网格中的温度值Tij所对应的平均值计算基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的的保温效果评估指标Q；
其中，βj为保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标，m为极值温差区域选定的个数，n为网格的个数，j为区域编号，为j个区域i个网格中空间位置特征指标的平均值，Dijmax为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最大值，Dijmin为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最小值，Tijmax为j个区域i个网格中温度值的最大值，Tijmin为j个区域i个网格中温度值的最小值，为j个区域i个网格中温度值的平均值，D为空间位置特征指标，Q为保温效果评估指标。

Claims (5)

1.一种基于温度概率敏度分布检测保温集装箱保温效果的方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.基于有限元手段的保温集装箱内部温度分布的确定：
在有限元分析软件中，通过一个固定的放射源向保温集装箱内部四周进行放射，在保温集装箱内部周围形成一个温度场，利用软件分析从打开放射源开始仿真保温集装箱内部的温度分布及数值的变化情况；
S2.起始保温稳定点时间的确定及极值温差区域的筛选：
在S1的基础上，设置起始保温稳定点时间；同时，分析当达到起始保温稳定点时间时的极值温差区域，并在有限元模型中的极值温差区域面积As加以标识；
S3.极值温差区域的温度分布实际测量：
根据S2中确定的起始保温稳定点时间及极值温差区域，待保温集装箱内部加热到起始保温稳定点时间时，启动测量装置对极值温差点附近区域的温度分布及具体的温度值进行测量，划定测量区域面积为2As；
S4.极值温差区域连续边界的识别：
在S3划定的测量面积为2As的区域中，将区域离散成点坐标的形式，并对区域中相连接两点的温度数值T1与T2代入下式(1)计算温差连续系数Ct，若温差连续系数Ct≥5％，则对非连续性温度测量数值的区域进行断开，并对全域的温差连续系数进行计算，并根据结算结果确定最后的极值温差区域连续边界，边界内的部分为极值温差连续区域；
S5.确定极值温差区域的网格化温度概率密度分布函数
在S4识别完毕的极值温差连续区域j中对其进行网格化处理，如式(2)、式(3)、式(4)，根据每个区域中i个网格的温度值来计算区域j所对应的温度平均值Ej、标准差Vj及极值温差区域j中的概率密度分布函数Fj；
式中，Ej为区域j所对应的温度平均值，Vj为区域j所对应的标准差，n为网格的个数，Ti为第i个网格的温度数值；
式中，Fj为区域j的概率密度分布函数，Di为第i个网格所记录的空间位置特征指标，通过S4中区域几何尺寸的测量来获得，Vj为区域j所对应的标准差，exp为指数底，e的数值取为2.71；
S6.确定保温稳定点时间对极限温度概率密度数值的敏感度；
结合S5中网格化温度概率密度分布函数，通过式(5)、式(6)求解S4确定的所有极值温差区域的概率密度值Ij及保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标βj；
式中，m为极值温差区域选定的个数，Fj为区域j的概率密度分布函数，j为区域编号，Sj为j编号区域的保温稳定点时间；
S7.基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的保温效果评估
在S6计算的极限温度概率密度的敏感度指标βj的基础上，通过式(7)计算基于保温间隙参数与温度概率敏度分布的的保温效果评估指标Q；
式中，βj为保温稳定点时间对区域j极限温度概率密度的敏感度指标，m为极值温差区域选定的个数，n为网格的个数，j为区域编号，为j个区域i个网格中空间位置特征指标的平均值，Dijmax为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最大值，Dijmin为j个区域i个网格中空间位置特征指标的最小值，Tijmax为j个区域i个网格中温度值的最大值，Tijmin为j个区域i个网格中温度值的最小值，为j个区域i个网格中温度值的平均值，D为空间位置特征指标，Q为保温效果评估指标。
2.如权利要求1所述检测保温集装箱保温效果的方法，其特征在于，步骤S2中的起始保温稳定点时间为，从打开放射源开始到集装箱内部各区域温度中存在80％的区域温度大于保温集装箱设定保温温度时的时间。
3.如权利要求1所述检测保温集装箱保温效果的方法，其特征在于，步骤S2中的极值温差区域为，当达到起始保温稳定点时间时筛选出保温集装箱内部温度数值位列前2％与后2％的区域。
4.如权利要求1所述检测保温集装箱保温效果的方法，其特征在于，步骤S5中设置网格的面积为5cm2。
5.如权利要求1所述检测保温集装箱保温效果的方法，其特征在于，步骤S1中的有限元分析软件采用ANSYS软件。
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