Návrh experimentu pro řešení inverzní úlohy vedení tepla

Simple item page
but.committeeprof. RNDr. Jan Kohout, CSc. (předseda) Ing. Martin Pavliska, Ph.D. (člen) prof. Ing. Josef Štětina, Ph.D. (člen) RNDr. Milan Macur, CSc. (člen) doc. Ing. Michal Jaroš, Dr. (člen) prof. Ing. Jaroslav Horský, CSc. (člen)cs
but.defenceDoktorand velmi úspěšně zkombinoval teoretický přístup s výsledky exp. měření.cs
but.jazykčeština (Czech)
but.programAplikované vědy v inženýrstvícs
but.resultpráce byla úspěšně obhájenacs
dc.contributor.advisorRaudenský, Miroslavcs
dc.contributor.authorHorák, Alešcs
dc.contributor.refereePavliska,, Martincs
dc.contributor.refereeŠtětina, Josefcs
dc.date.created2011cs
dc.description.abstractV této práci je komplexně studována inverzní úloha vedení tepla s důrazem na optimální návrh experimentu. V technické praxi se vyskytuje mnoho aplikací, v nichž jsou nebo mohou být inverzní úlohy použity. Jedná se především o metalurgické procesy v průmyslu jako je chlazení při kontinuálním odlévání ocelí, hydraulické odkujování či válcování za tepla. Inverzní úlohy se obecně využívají ke zjišťování okrajových podmínek diferenciálních rovnic a ve výše zmíněné problematice slouží ke stanovování součinitele přestupu tepla (HTC – Heat transfer coefficient). Znalost přibližného numerického řešení přesné hodnoty okrajové podmínky je v dnešní době pro mnoho aplikací klíčové, např. umožňuje navrhnout vhodné chlazení válcovacích stolic s důrazem na požadované vlastnosti a kvalitu finálního produktu. V práci je pro řešení inverzní úlohy použit Beckův sekvenční algoritmus v kombinaci s optimalizačními metodami na vybrané problémy z výše zmíněných oblastí. Vzhledem ke specifickým požadavkům a vysokým nárokům na přesnost měření bylo v rámci této práce navrženo a postaveno speciální experimentální zařízení pro zjišťování intenzity přenosu tepla. Experimentální zařízení bylo vybaveno čtyřmi typy různých teplotních senzorů, jež slouží v Laboratoři přenosu tepla a proudění (LPTaP) na různých již existujících experimentálních zařízeních. První typ senzoru slouží k provádění experimentů simulujících chlazení při kontinuálním lití. Druhý senzor je určen pro experimenty spojené s chlazením válcovací stolice a třetí senzor pak pro chlazení rychle se pohybujícího válcovaného tělesa. Poslední senzor je upravenou verzí prvního typu, ovšem s termočlánkem umístěným rovnoběžně s chlazeným povrchem. V experimentální části byla provedena série měření pro zjištění HTC pro různé typy chladiv, chladících směsí a ostřikových parametrů. Zjištěné výsledky, které byly porovnány s dostupnými publikacemi, výrazně rozšiřují znalosti o účinnosti běžně používaných průmyslových chladiv. V druhé časti této práce byly prováděny numerické simulace chování senzorů. Konkrétně byly připraveny detailní modely uvažující jejich vnitřní geometrickou strukturu a rozdílné materiálové vlastnosti. Simulace byly prováděny s dlouhým a krátkým časovým pulzem HTC, dále pak s vlivem šumu v datech a sníženou přesností měřícího termočlánku. Cílem této práce byl optimální návrh experimentu pro řešení inverzní úlohy vedení tepla, jehož výstupem jsou účinnosti chlazení (tzn. zjistit velikost HTC). Experimenty zahrnovaly širokou škálu chladiv (voda, olej, emulze, atd.) v závislosti na celé řadě parametrů (např. tlak, průtok chladiva). Důležitým parametrem byla též koncentrace rozpuštěných olejů v chladící emulzi. Druhým cílem bylo podrobné vyhodnocení výše popsaných senzorů, jejich přesnosti a použitelnosti při praktických experimentech.cs
dc.description.abstractthis thesis complex inverse heat transfer problem, which is focused on optimal design of experiment, is studied. There are many fields and applications in technical practice, where inverse tasks are or can be applied. On first place main attention is focused on industrial metallurgical processes such as cooling of continues casting, hydraulic descaling or hot rolling. Inverse problems are in general used to calculate boundary conditions of differential equations and in this field are used to find out Heat Transfer Coefficient (HTC). Knowledge of numerical approximation of precise boundary conditions is nowadays essential. It allows for example design of optimized hot rolling mill cooling focused on material properties and final product quality. Sequential Beck’s approach and optimization method is used in this work to solve inverse heat transfer problems. Special experimental test bench measuring heat transfer intensity was developed and built to full fill specific requirements and required accuracy. There were four different types of thermal sensor applied and studied. Those sensors are in usage in Heat Transfer and Fluid Flow laboratory (Heatlab) at various experimental test benches. Each specific sensor was tailored in Heat Transfer and Fluid Flow Laboratory to specific metallurgical application. Fist type of sensor was designed to simulate cooling during continuous casting. Second sensor is used for experiments simulate hot rolling mill cooling, while third sensor is designated for experiments with fast moving hot rolled products. Last sensor is similar to sensor type one, but thermocouple is located parallel to cooled surface. Experimental part of this study covers series of measurements to investigate Heat Transfer Coefficient (HTC) for various types of coolant, cooling mixtures and spray parameters. Results discovered in this study were compared with published scientific articles, and widely extend the knowledge of cooling efficiency for commonly useden
dc.description.markPcs
dc.identifier.citationHORÁK, A. Návrh experimentu pro řešení inverzní úlohy vedení tepla [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2011.cs
dc.identifier.other34480cs
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11012/2279
dc.language.isocscs
dc.publisherVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrstvícs
dc.rightsStandardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezenícs
dc.subjectInverzní úlohacs
dc.subjectpřímá úlohacs
dc.subjectparciální diferenciální rovnice vedení teplacs
dc.subjectBeckův sekvenční algoritmuscs
dc.subjectsoučinitel přestupu teplacs
dc.subjectHTCcs
dc.subjectexperimentální zjišťování účinnost chlazenícs
dc.subjectchlazení vodoucs
dc.subjectemulzemics
dc.subjectchlazení olejics
dc.subjectInverse problemen
dc.subjectdirect problemen
dc.subjectpartial differential heat transfer equationen
dc.subjectBeck’s sequential algorithmen
dc.subjectheat transfer coefficienten
dc.subjectexperimental HTC investigationen
dc.subjectwater and oil mixture cooling efficiencyen
dc.titleNávrh experimentu pro řešení inverzní úlohy vedení teplacs
dc.title.alternativeDesign of Experiment for Inverse Heat Transfer Problemen
dc.typeTextcs
dc.type.driverdoctoralThesisen
dc.type.evskpdizertační prácecs
dcterms.dateAccepted2011-04-14cs
dcterms.modified2011-04-19-12:14:38cs
eprints.affiliatedInstitution.facultyFakulta strojního inženýrstvícs
sync.item.dbid34480en
sync.item.dbtypeZPen
sync.item.insts2025.03.27 13:34:38en
sync.item.modts2025.01.15 21:31:58en
thesis.disciplineInženýrská mechanikacs
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. Laboratoř přenosu tepla a prouděnícs
thesis.levelDoktorskýcs
thesis.namePh.D.cs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 3 of 3
Thumbnail Image
Name:
final-thesis.pdf
Size:
7.92 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
final-thesis.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
thesis-1.pdf
Size:
1.19 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
thesis-1.pdf
Download
Thumbnail Image
Name:
review_34480.html
Size:
1.67 KB
Format:
Hypertext Markup Language
Description:
file review_34480.html
Download
Collections
2011