传热学反问题(IHTP)是一类典型的反演课题。IHTP根据传热系统内部或表面的部分测量信息反求系统的某些未知特征参量,如热边界条件、热物性参数、几何形状及内热源等。对广泛存在于各类科学研究及工程领域的IHTP进行深入研究具有重要的理论意义和实际意义。IHTP是典型的不适定问题。探索有效的反演方法,是IHTP研究的核心问题。模糊逻辑理论能够利用数学手段在一定程度上仿效人的思维过程,对复杂事物进行模糊识别和模糊决策,并善于利用不精确及不完备的信息进行模糊推理,这些特点能够为解决包括IHTP在内的不适定问题提供实质性的帮助。传热系统的热边界条件和系统的可观测信息通常具有明显的时空分布特征。本文研究了导热过程时空分布热边界条件的模糊反演问题。论文的主要研究工作与研究成果包括:(1)针对具有瞬态均布输入边界条件导热过程的反演问题,建立了一种对应的分散模糊推理机制,并在此基础上提出了一种顺序分散模糊推理(SDFI)方案。应用所提的SDFI对二维导热系统的瞬态均布边界热流进行了反演。结果表明,SDFI能够利用不精确、不确定和不完备信息进行推理和决策,对于解决非稳态传热反问题具有良好的抗不适定性。该部分的研究结果,也为进一步研究具有时空分布热边界条件传热过程的模糊反演问题奠定了基础。(2)针对具有时空分布热边界条件导热过程的反演问题,建立了一种具有时空解耦特性的双重分散模糊推理(DDFI)方法。对于每一个温度观测点,构造一组分散的模糊推理单元,利用对应的时序观测向量进行分散模糊推理。进一步,在时间层面,采用动态响应灵敏度方法对分散模糊推理单元的推理结果进行加权综合,获得待反演量的时间方向补偿量;在空间方向,采用正态分布函数或稳态响应灵敏度方法对分散模糊推理模块的推理结果进行加权综合,获得待反演量的空间域补偿向量。最终实现时空分布参数的模糊反演。上述工作为传热系统时空分布参数反演问题提供了一种新方法。(3)针对具有复杂传热区域的传热过程反演问题,研究了温度可观测空间中代表性温度测点的合理遴选方案,建立了一种基于模糊聚类技术的代表性温度测点遴选机制。基于传热系统动态响应系数构造了传热系统热边界条件对于温度可观测点的特征矢量,通过温度可观测点特征矢量的模糊c均值(FCM)聚类,对温度观测域进行模糊划分,最后根据聚类中心与可观测点距离最短的原则确定代表性测点的空间位置。基于获得的代表性测点和前述的DDFI反演方法,实现了具有复杂传热区域的传热过程的模糊反演,并证验了上述方案的有效性。(4)应用前述的DDFI反演方法,对两个实际的传热系统反演问题进行了研究。利用DDFI方法研究了板坯连铸结晶器的壁面热流分布反演问题,通过数值试验讨论了热流形式、测点数目及测量误差等因素对反演结果的影响。采用DDFI方法对单气泡池沸腾表面热负荷时空分布反演问题进行了研究;通过数值仿真试验讨论了温度传感器数目、测量误差等对沸腾表面热负荷时空分布反演结果的影响;进一步,基于单气泡池沸腾实验过程的实测温度数据,对沸腾表面的热流分布进行了反演,获得了沸腾表面的热流分布信息;此外,还利用相关的实验数据对沸腾表面的热流分布反演结果的可靠性进行了验证。(5)应用前述的代表性温度测点遴选方案和DDFI反演方法,研究了肋基分布热边界反演过程代表性温度测点的优化布置问题,并利用前述的DDFI反演方法成功反演了肋基热边界条件。此外,还通过肋片温度测点不同布置方案下反演结果的对比,证实了前述代表性温度测点遴选方案的有效性。