Original title:
Pokročilé metody pro inverzní úlohy vedení tepla
Translated title:
Advanced Inverse Heat Conduction Methods
Authors:
Komínek, Jan ; Čarnogurská, Mária (referee) ; Hajduk,, Daniel (referee) ; Raudenský, Miroslav (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2018
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství Abstract:
[cze][eng]
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.
Numerical simulations of thermal processes are based on known geometry, material properties, initial and boundaries conditions. The massive use of these simulations in the metallurgical industry (for example for simulation of heat treatment of steel) is limited by the knowledge of precise boundary conditions, which are not easy to determine in compare to other input parameters. Empirical formulas are not sufficiently accurate for most non-trivial processes. Therefore, it is necessary to obtain the boundary conditions by experimental way. Boundary conditions can not be measured directly. The boundary conditions are determined by solving inverse heat conduction problem based on the measured temperature records. This doctoral thesis focuses on two types of the inverse heat conduction problems, which are poorly solved by existing methods. The first type are tasks that contains sharp increase/decrease in the values of the boundary conditions. Two new approaches are proposed and compared in this thesis for this type of tasks. The second type are tasks with non-stationary and non-homogeneous cooling. Three new methods were developed for this case. They are applied for the case of water cooling of vertical aluminum sample. The base characteristics of the current task is inhomogeneous cooling. One part of the surface is cooled intensively by flowing water in contrast to the other part of surface which is cooled only with low intensity since it is protected from direct contact with water by the vapor layer (Leidenfrost effect). The positions of these two part of surface are not stationary (they change during the experiment). The newly developed methods are compared to each other.
Keywords:
2D inverse task; Inverse heat conduction problem; sequential approach; 2D inverzní úloha; Inverzní úloha vedení tepla; sekvenční přístup
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/80606
guest ::
