Aplikace heuristických optimalizačních metod na inverzní úlohy přenosu tepla

Application of heuristic optimization methods on inverse heat transfer problems

article in a collection out of WoS and Scopus

cs

Inverzní úlohy jsou záležitostí, která se běžně vyskytuje při řešení různých inženýrských problémů v oblasti přenosu tepla. Pokud známe tepelné chování systému (například na základě experimentu) můžeme určit některé neznámé parametry popisující toto tepelné chování systému (např. materiálové vlastnosti, okrajové podmínky) pomocí optimalizačních metod. Příspěvek se zabývá využitím heuristických optimalizačních metod v oblasti inverzních úloh přenosu tepla. Jako demonstrační příklad byl zvolen tepelný výměník vzduch-PCM. Některé parametry byly považovány za známé a jiné (např. měrná tepelná kapacita, součinitel tepelné vodivosti) byly stanoveny prostřednictvím inverzní úlohy. Protože nebyla k dispozici vhodná experimentální data pro použití heuristické optimalizace, byla tato data vygenerována počítačovou simulací.

Inverzní úlohy jsou záležitostí, která se běžně vyskytuje při řešení různých inženýrských problémů v oblasti přenosu tepla. Pokud známe tepelné chování systému (například na základě experimentu) můžeme určit některé neznámé parametry popisující toto tepelné chování systému (např. materiálové vlastnosti, okrajové podmínky) pomocí optimalizačních metod. Příspěvek se zabývá využitím heuristických optimalizačních metod v oblasti inverzních úloh přenosu tepla. Jako demonstrační příklad byl zvolen tepelný výměník vzduch-PCM. Některé parametry byly považovány za známé a jiné (např. měrná tepelná kapacita, součinitel tepelné vodivosti) byly stanoveny prostřednictvím inverzní úlohy. Protože nebyla k dispozici vhodná experimentální data pro použití heuristické optimalizace, byla tato data vygenerována počítačovou simulací.

The inverse problems do occur quite commonly in the heat transfer field. If the thermal behavior of given system is known (obtained via experiment) we can determine the parameters which influence the system (e.g. material properties, boundary conditions) using the inverse methods and optimization. Proposed paper uses the heuristic optimization methods to solve the inverse heat transfer problems involving the phase change materials (PCM). In particular, the determination of the effective heat capacity and the enthalpy as a functions of temperature is the main focus of this study. The numerical model of the air-PCM heat exchanger was developed and used as studied device. Most of the numerical model parameters are considered as known, however the heat capacity curve parameters are optimization variables. In the first step, required experimental data for the optimization were pre-simulated for a given set of parameters using the computer simulation.

materiály s fázovou přeměnou; inverzní úloha; heuristická optimalizace

phase change material; inverse problem; heuristic optimization

05.11.2020

BUT

Brno

978-80-907423-1-4

Sborník konference Simulace budov a techniky protředí 2020

37–40

4