Identification of the Thermal Constants of the DPL Heat Transfer Model of a Single Layer Porous Material

• Autorzy: Strąkowska Maria , Więcek Bogusław , De Mey Gilbert

Identyfikatory

DOI

10.14313/PAR_240/41

Warianty tytułu

PL

Identyfikacja wartości termicznych stałych czasowych modelu DPL przepływu ciepła w jednowarstwowym materiale porowatym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper deals with parameters’ identification of the Dual Phase Lag (DPL) thermal model of a 3D printed porous materials. The experiments were performed for two porous materials with different filling factors. The Laplace transform was applied for the heat transfer equation and together with different optimization methods it allowed to identify the thermal time constants of the DPL model. Several optimization methods were tested with known parameters in order to confirm the correctness of the parameters’ estimation.

PL

Artykuł przedstawia nową metodę identyfikacji parametrów termicznych modelu Dual Phase Lag (DPL) materiałów porowatych drukowanych na drukarce 3D. Eksperymenty przeprowadzono dla dwóch materiałów porowatych o różnych współczynnikach wypełnienia. Do rozwiązania równań przepływu ciepła zastosowano transformację Laplaca, a następnie wykonano optymalizację w celu wyznaczenia wartości parametrów modelu w celu dopasowania ich do eksperymentu. Umożliwiło to identyfikację cieplnych stałych czasowych modelu DPL. Przetestowano również różne metody optymalizacji dla znanych wartości parametrów modelu w celu potwierdzenia poprawności identyfikacji.

Słowa kluczowe

EN

DPL model; porous material; thermal time constants; IR thermovision; thermal conductivity

PL

model DPL; materiał porowaty; termiczne stałe czasowe; termowizja w podczerwieni; przewodność cieplna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 25, nr 2
• Strony: 41--46
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Strąkowska Maria

• Lodz University of Technology, Institute of Electronics, Wólczańska 211/215, 90-924 Łódź, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6246-0086

autor

Więcek Bogusław

• Lodz University of Technology, Institute of Electronics, Wólczańska 211/215, 90-924 Łódź, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5003-1687

autor

De Mey Gilbert

• Ghent University, Faculty of Engineering, Technologiepark 125, 9052 Ghent-Zwijnaarde, Belgium

• https://orcid.org/0000-0001-6083-8380

Bibliografia

• 1. Bejan A., Heat transfer. Wiley, New York, 1993.
• 2. Incropera F., De Witt D., Introduction to heat transfer. Wiley, New York, 1985.
• 3. Strąkowska M., De Mey G., Więcek B., Comparison of the Fourier-Kirchhoff, Pennes and DPL thermal models of a single layer tissue, [In:] 15th Quantitative InfraRed Thermography Conference, 21-30 September 2020, Porto (Portugal), DOI: 10.21611/qirt.2020.127.
• 4. Strąkowska M., Chatzipanagiotou P., De Mey G., Więcek B., Multilayer thermal object identification in frequency domain using IR thermography and vector fitting, “International Journal of Circuit Theory And Applications”, Vol. 48, No. 9, 2020, 1523-1533, DOI: 10.1002/cta.2845.
• 5. Strąkowska M., Chatzipanagiotou P., De Mey G., Chatziathanasiou V., Więcek B., Novel software for medical and technical Thermal Object Identification (TOI) using dynamic temperature measurements by fast IR cameras, [In:] 14th Quantitative InfraRed Thermography Conference, QIRT 2018, June 25-29, 2018, Berlin, DOI: 10.21611/qirt.2018.053, http://qirt.gel.ulaval.ca/archives/qirt2018/papers/053.pdf.
• 6. Tzou D.Y., Macro-to Microscale Heat Transfer: The Lagging Behavior, 2nd ed., Wiley, 2014, ISBN: 978-1-118-81822-0.
• 7. Zubert M., Raszkowski T., Samson A., Zając P., Methodology of determining the applicability range of the DPL model to heat transfer in modern integrated circuits comprised of FinFETs, “Microelectronics Reliability”, Vol. 91, 2018, 139-153, DOI: 10.1016/j.microrel.2018.07.141.
• 8. Ciesielski M., Mochnacki B., Majchrzak E., Integro-differential form of the first-order dual phase lag heat transfer equation and its numerical solution using the Control Volume Method, “Archives of Mechanics”, Vol. 72, No. 5, 2020, 415-444, DOI: 10.24423/aom.3555.
• 9. Audet Ch., Dennis J.E. Jr., Analysis of Generalized Pattern Searches, “SIAM Journal on Optimization”, Vol. 13, No. 3, 2003, 889-903, DOI: 10.1137/S1052623400378742.
• 10. Custòdio A.L., Madeira J.F.A., Vaz A.I.F., Vicente L.N., Direct Multisearch for Multiobjective Optimization, “SIAM Journal on Optimization”, Vol. 21, No. 3, 2011, 1109-1140, DOI: 10.1137/10079731X.
• 11. [www.mathworks.com/help/optim/ug/nonlinear-constraints-with-gradients.html]
• 12. Deb K., Multi-Objective Optimization using Evolutionary Algorithms, John Wiley & Sons, Inc., 2001.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).