Modelling of thermal field dynamics in a DC cable with application of parallel computations. Part 2: applications and verification

• Autorzy: Gołębiowski J. , Bycul R.P.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie dynamiki pola temperatury w kablu prądu stałego z wykorzystaniem obliczeń równoległych. Część 2: zastosowania i weryfikacja

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the first part of the paper [1] theoretical background of parallel solving of parabolic Hankel's problem was presented. Here we present appropriate algorithms implemented in C++ programming language and used for computing important parameters of a DC cable. Those are: steady state current rating, heat-up curves and time constant. The results were compared to those obtained from an application of a commercial sequential software for the same task. The comparison showed good agreement of the results. The time decomposition approach resulted in good speed-up and efficiency of the parallel computations.

PL

W pierwszej części artykułu [1] przedstawiono teoretyczne podstawy równoległego rozwiązywania parabolicznego zagadnienia Hankela. Bieżąca praca prezentuje implementację w języku C++ oraz zastosowanie opisanych w [1] algorytmów do wyznaczania istotnych parametrów kabla prądu stałego. Wyznaczono dopuszczalny prąd długotrwały, krzywe rozgrzewu oraz uśrednioną stałą czasową. Otrzymane wyniki porównano z uzyskanymi za pomocą komercyjnego oprogramowania NISA/Heat Transfer, użytego do rozwiązania tego samego zagadnienia. Porównanie wykazało dobrą zgodność rezultatów. Zastosowanie dekompozycji czasu skutkuje uzyskaniem dobrego przyśpieszenia i wydajności obliczeń równoległych.

Słowa kluczowe

EN

parameters of a DC cable; thermal field dynamics; parallel modelling

PL

kable DC; pole temperatury; modelowanie równoległe

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 57, nr 3-4
• Strony: 291--302
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gołębiowski J.

autor

Bycul R.P.

• Theoretical Electrical Engineering and Metrology Dept., Bialystok Technical University,

Bibliografia

• 1. Gołębiowski J., Bycul R. P.: Modelling of thermal field dynamics in a DC cable with the use of parallel computations. Part 1. Theoretical background. Archives of Electrical Engineering, No. 3-4, 2008, pp. 277-289.
• 2. Taler J., Duda P.: Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła (Solving direct and reverse heat transfer problems - in Polish). WNT, Warsaw, 2003, pp. 591-607.
• 3. Hering M.: Termokinetyka dla elektryków (Thermokinetics for electrical engineers - in Polish). WNT, Warsaw, 1980.
• 4. Kącki E.: Cząstkowe równania różniczkowe w zagadnieniach fizyki i techniki (Partial differential equations in physical and technical problems - in Polish). WNT, Warsaw, 1992.
• 5. Fortuna Z., Macukow B., Wasowski J.: Metody numeryczne (Numerical methods – in Polish). WNT, Warsaw, 1993.
• 6. PN-IEC 60364-5-523: Electrical installations of buildings. Part 5: Selection and erection of electrical equipment. Section 523: Current-carrying capacities in wiring systems. PKN, Warsaw, 2001.
• 7. Przepisy budowy urządzeń elektroenergetycznych (Regulations of building of electrical devices – in Polish). WEMA, Warsaw, 1997.
• 8. Atmane M. A., Chan V. S. S., Murray D. B.: Natural convection around a horizontal cylinder: The effects of vertical confinement. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, 2003, pp. 3661-3672.
• 9. Gołębiowski J., Kwiećkowski S.: Dynamics of three-dimensional temperature field in electrical system of floor heating. International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 45, No. 12, 2002, pp. 2611-2622.
• 10. Lipiński W., Gołębiowski J.: Modelling of electromagnetic shield dynamics. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 16, No. 6, 1980, pp. 1419-1422.
• 11. User's manual for NISA, Numerically integrated elements for system analysis. Engineering Mechanics Research Corporation, Troy-Michigan, USA, 1999.
• 12. Bathe K. J.: Finite-Elemente Methoden. Springer, Berlin, New York, 1990.
• 13. Jordan A., Butrylo B., Bycul R., Forenc J.: Charakterystyka obliczeń równoległych w wieloprocesorowych systemach komputerowych (Characteristic of parallel computations in multi-core computer systems - in Polish). Elektronika, Vol. 3, 2004, pp. 7-11.
• 14. Bycul R. P., Walendziuk W., Forenc J.: Testing a homogeneous cluster with the use of parallel benchmarks. Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry and High-Energy Physics Experiments. Proceedings of SPIE, Vol. 6159, 2006.
• 15. GCC, The GNU Compiler Collection. http://gcc.gnu.org
• 16. Message Passing Interface (MPI) standard, http://www-unix.mcs.anl.gov/mpi/
• 17. Donaldson V., Berman F., Ramamohan P.: Program speedup in a heterogeneous computing network. Journal of Parallel and Distributed Computing, 21:3, 1994, pp. 316-322.
• 18. Sahni S., Thanvantri V.: Parallel computing: performance metrics and models. Research Report, Computer Science Department, University of Florida, 1995.
• 19. Gołębiowski J., Bycul R. P.: The use of parallel computations in a 2-D numerical simulation of non-stationary thermal field in a cylindrical wire. Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry and High-Energy Physics Experiments. Proceedings of SPIE, Vol. 6937, 2007, pp. 693746-1-11.