液態金屬湍流的邊界主動吸注控制理論研究

《液態金屬湍流的邊界主動吸注控制理論研究》是依託浙江大學，由許超擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：液態金屬湍流的邊界主動吸注控制理論研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：許超
• 項目類別：面上項目

項目摘要

磁約束聚變堆（托克馬克）包層屬於關鍵能量轉換部件，內部液態金屬鋰鉛承擔氚增殖、能量輸出和輻射禁止等任務，熱流密度極高。流動液態金屬在托克馬克強磁場作用下產生洛倫茲力受到磁流體效應（MHD），阻礙流動性，傳熱效果降低。本項目提出磁流體邊界主動控制思路，圍繞液態金屬流場狀態估計、邊界開環控制參數設計，以及邊界閉環反饋控制三個問題展開基礎理論研究。狀態估計探討電勢探針如何布置，以及如何基於點陣測量數據進行流場時空演化過程估計；邊界開環控制研究周期性邊界擾動輸入和探針測量點陣之間的輸入輸出關係，以及如何合理設定擾動參數實現流動阻力極小化；邊界反饋控制部分提出基於測量點陣數據的PID反饋控制策略，研究測點位置選取與PID參數對流動阻力的影響。

結題摘要

本課題主要研究複雜流體（液態金屬等）的建模、最佳化與控制方法。首先研究複雜流場的視覺測量，引入機器視覺、深度學習等信息技術前沿技術方法，提取流動速度場，在流場重構精度還是計算實時性方面得到提升；其次研究流場的低維模型，提出了一種基於實時稀疏測量與低維模型線上修正的方法，最佳化感測器布局，為主動控制提供基礎；最後，本項目組研究複雜流動的多個偏微分方程系統與簡化模型系統的最優控制計算問題，包括一維磁流體模型、聖維南方程，以及微尺度下流動輸運模型等，對模型進行穩定性分析，提出了多種主動控制方法。本項目主要研究目標已完成，大部分研究結果已經發表或者在整理髮表過程中。目前已經發表SCI檢索論文17篇，EI檢索論文若干，已培養畢業或在讀研究生超過10人。