|
|
Pokročilé metody pro inverzní úlohy vedení tepla
Komínek, Jan ; Čarnogurská, Mária (oponent) ; Hajduk,, Daniel (oponent) ; Raudenský, Miroslav (vedoucí práce)
Numerické simulace tepelných procesů jsou založeny na znalosti geometrie, materiálových vlastností, počátečních a okrajových podmínek. Masivnímu používání těchto simulací v hutním průmyslu (například pro simulaci tepelného zpracování oceli) brání neznámost přesných okrajových podmínek, které na rozdíl od ostatních vstupních parametrů obvykle není snadné určit. Protože pro většinu netriviálních procesů neexistují dostatečně přesné empirické vztahy, je nutné okrajové podmínky získávat experimentální cestou. Okrajové podmínky nejde měřit přímo. Proto jsou místo nich zaznamenávány podpovrchové teploty, které jsou pomocí inverzní úlohy vedení tepla přepočítány na hledané okrajové podmínky. Tato dizertační práce se zaměřuje na dva typy inverzních úloh, které jsou stávajícími metodami špatně řešitelné. Prvním typem jsou úlohy, ve kterých dochází k prudkým (téměř skokovým) nárůstům/poklesům hodnoty okrajové podmínky. Pro tento typ úloh jsou v práci navrženy a srovnávány dva nové přístupy. Druhým typem úlohy je nestacionárně nehomogenní chlazení. Pro tento případ jsou vyvinuty tři nové metody, které jsou aplikovány na případ vodního chlazení svislého povrchu hliníkového vzorku. Základní vlastností popisovaného případu je nehomogenita chlazení. Část povrchu je intenzivně chlazena stékající vodou na rozdíl od druhé části povrchu, který je chlazen jen s malou intenzitou, protože je od přímého kontaktu s vodou chráněn parní vrstvou (Leidenfrostův efekt). Rozložení těchto dvou částí je navíc nestacionární (v průběhu experimentu se mění). Nově vyvinuté metody jsou vzájemně porovnávány.
|
|
|
Akcelerace numerického výpočtu vedení tepla v tuhých tělesech v inverzních úlohách
Ondruch, Tomáš ; Komínek, Jan (oponent) ; Pohanka, Michal (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá možnostmi urychlení numerických výpočtů, které jsou prováděny v rámci řešení úloh vedení tepla v tuhých tělesech. Práce shrnuje základní poznatky o principech přenosu tepla s důrazem na vedení. Dále se věnuje teorii metody kontrolních objemů, která umožňuje převést danou přímou úlohu vedení tepla do tvaru soustavy lineárních rovnic s řídkou maticí. Přehledově je popsána problematika inverzních úloh vedení tepla, v rámci kterých jsou výpočty přímých úloh intenzivně využívány. Jsou představeny vybrané numerické metody, které lze pro účely časově efektivního řešení přímých úloh vedení tepla využít. Vysvětleny jsou poznatky o implementaci výpočtů a jejich testování na modelové úloze dvourozměrného vedení tepla. Dosažené výsledky jsou porovnány a zhodnoceny z hlediska časové náročnosti testovaných přístupů.
|
|
| |
|
|
Mathematical Model of Membrane Distillation
Hvožďa, Jiří ; Komínek, Jan (oponent) ; Kůdelová, Tereza (vedoucí práce)
The master's thesis deals with membrane distillation, particularly from the mathematical point of view. Membrane distillation is a thermally driven separation process using a porous membrane to set liquid and gas phases apart. The liquid evaporates and its vapour crosses the membrane's pores. In this process both heat and mass transfers occur. They are governed by a system of partial differential equations. Another model is built based on the analogy to electrical circuits, the first law of thermodynamics, the mass balance, and empiric relations. It is verified with experimentally measured data from a new alternative distillation unit, in which polymeric hollow fibers are used for both membrane module and condenser. The performance and efficiency of the system are evaluated, and further improvements are proposed.
|
|
|
Determination of thermal conductivity anisotropy of polymeric heatsinks for electronics
Brachna, Róbert ; Kůdelová, Tereza (oponent) ; Komínek, Jan (vedoucí práce)
The master's thesis focuses on creating a numerical model of a polymeric heat sink with emphasis on its significant thermal conductivity anisotropy. This anisotropy is caused by highly thermally conductive graphite filler. Its final orientation is given by the melt flow inside the mould cavity during injection molding. The numerical model is created on the basis of a heat sink prototype subjected to experimental measurements, whose physical conditions are reliably replicated by the model. The determination of anisotropy is divided into two parts. The qualitative part is based on the fracture analysis of the heat sink prototype and determines the principal directions of the conductivity tensor in individual sections of the geometry. The computation of principal conductivities falls into the quantitative part, in which this task is formulated as an inverse heat conduction problem. The input data for the proposed task are experimentally obtained temperatures at different places of the geometry. The values of principal conductivities are optimized to minimize the difference between the measured and simulated temperatures.
|
|
|
Processing of temperature data for inverse heat conduction tasks
Brachna, Róbert ; Komínek, Jan (oponent) ; Luks, Tomáš (vedoucí práce)
This bachelor's thesis deals with digital filters and noise removal from temperature measurements. The basic concept for the proper understanding of properties of filters is the discrete Fourier transform, which is illustrated on a given example. Next, the thesis considers linear filters and the design of basic types for noise reduction. An adaptive filter is designed by analyzing experimental data. This filter is subjected to further analysis using a simulated cooling process disrupted with artificially added noise and will be compared to other conventional filters. One criterion is to compare the curve of the filtered temperature to the simulated one. The second criterion is the reconstructed boundary condition, which is the output of the inverse heat conduction task.
|
|
|
Heuristické algoritmy pro optimalizaci
Komínek, Jan ; Šeda, Miloš (oponent) ; Roupec, Jan (vedoucí práce)
Diplomová práce se věnuje genetickým algoritmům a zkoumání jejich vlastností. Zvláštní důraz je kladen na posouzení vlivu mutace a velikosti populace. V druhé části práce jsou genetické algoritmy aplikovány na problematiky inverzních úloh vedení tepla. K jejich řešení bylo vyzkoušeno více různých přístupů a způsobů kódování. Vlastnosti genetických algoritmů pro tyto úlohy byly zlepšeny dvěma zcela novými genetickými operátory – manipulace a seřazení. Zjištěné teoretické poznatky byly odzkoušeny na reálné inverzní úloze vedení tepla. V rámci práce byla vytvořena knihovna pro snadnou implementaci GA pro řešení obecných optimalizačních úloh v jazyce C++.
|
|
|
Determination of thermal conductivity anisotropy of polymeric heatsinks for electronics
Brachna, Róbert ; Kůdelová, Tereza (oponent) ; Komínek, Jan (vedoucí práce)
The master's thesis focuses on creating a numerical model of a polymeric heat sink with emphasis on its significant thermal conductivity anisotropy. This anisotropy is caused by highly thermally conductive graphite filler. Its final orientation is given by the melt flow inside the mould cavity during injection molding. The numerical model is created on the basis of a heat sink prototype subjected to experimental measurements, whose physical conditions are reliably replicated by the model. The determination of anisotropy is divided into two parts. The qualitative part is based on the fracture analysis of the heat sink prototype and determines the principal directions of the conductivity tensor in individual sections of the geometry. The computation of principal conductivities falls into the quantitative part, in which this task is formulated as an inverse heat conduction problem. The input data for the proposed task are experimentally obtained temperatures at different places of the geometry. The values of principal conductivities are optimized to minimize the difference between the measured and simulated temperatures.
|
|
|
Mathematical Model of Membrane Distillation
Hvožďa, Jiří ; Komínek, Jan (oponent) ; Kůdelová, Tereza (vedoucí práce)
The master's thesis deals with membrane distillation, particularly from the mathematical point of view. Membrane distillation is a thermally driven separation process using a porous membrane to set liquid and gas phases apart. The liquid evaporates and its vapour crosses the membrane's pores. In this process both heat and mass transfers occur. They are governed by a system of partial differential equations. Another model is built based on the analogy to electrical circuits, the first law of thermodynamics, the mass balance, and empiric relations. It is verified with experimentally measured data from a new alternative distillation unit, in which polymeric hollow fibers are used for both membrane module and condenser. The performance and efficiency of the system are evaluated, and further improvements are proposed.
|
|
|
Akcelerace numerického výpočtu vedení tepla v tuhých tělesech v inverzních úlohách
Ondruch, Tomáš ; Komínek, Jan (oponent) ; Pohanka, Michal (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá možnostmi urychlení numerických výpočtů, které jsou prováděny v rámci řešení úloh vedení tepla v tuhých tělesech. Práce shrnuje základní poznatky o principech přenosu tepla s důrazem na vedení. Dále se věnuje teorii metody kontrolních objemů, která umožňuje převést danou přímou úlohu vedení tepla do tvaru soustavy lineárních rovnic s řídkou maticí. Přehledově je popsána problematika inverzních úloh vedení tepla, v rámci kterých jsou výpočty přímých úloh intenzivně využívány. Jsou představeny vybrané numerické metody, které lze pro účely časově efektivního řešení přímých úloh vedení tepla využít. Vysvětleny jsou poznatky o implementaci výpočtů a jejich testování na modelové úloze dvourozměrného vedení tepla. Dosažené výsledky jsou porovnány a zhodnoceny z hlediska časové náročnosti testovaných přístupů.
|
host ::
RSS.