Investigation of sensitivity of the inverse method applied to determination of the thermal conductivity of steels

• Autorzy: Telejko T.

Warianty tytułu

PL

Badanie czułości metody wyznaczania przewodności cieplnej stali, opartej na rozwiązaniu odwrotnym równania przewodzenia ciepła

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper the analysis of the inverse method of thermal conductivity estimation of solid body is presented. A finite clement method (FEM) has been applied to study the problem. When inverse problems arc involved in determination of coefficient of thermal conduction, it is necessary to measure temperature in some points of the solution domain. The proposed method has been verified by comparison of the numerical results to those obtained from the analytical solution of heat transfer equation for one-dimensional, transient heat conduction in semi-finite cylinder insulated on the circumferential surface when both boundary and initial conditions and thermal properties of the cylinder were known. Therefore, experimental data have been replaced by the temperature distribution coming from analytical formulation of the problem. Additionally it was assumed that the function of thermal conductivity dependence on the temperature belongs to class of quadractic or linear polynomials. It was found out that the method gives good and stable results in a wide range of input parameters. The set of a few temperature measurement points has been used in numerical solution. Estimation results arc close to the analytical solution for varying measurement simulation times. In a domain of parameters variability neither the number nor the location of measuring points influence significantly the accuracy of thermal conductivity estimation. It has been found out that the presented method is not sensitive to the initial value of thermal conductivity used as a starting point in the model.

PL

W artykule przedstawiono analizę metody wyznaczenia współczynnika przewodzenia ciepła ciał stałych opartą na rozwiązaniu odwrotnym równania przewodzenia ciepła. Do rozwiązania problemu zastosowano metodę elementów skończonych (FEM). Rozwiązanie problemu odwrotnego zastosowanego do wyznaczenia parametrów termofizycznych ciała wymaga pomiaru zmian temperatury w wybranych punktach. Zaproponowaną metodę zweryfikowano na podstawie znanego analitycznego rozwiązania równania przewodzenia ciepła dla izolowanego na pobocznicy półnieskończonego pręta.

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 45, iss. 2
• Strony: 197--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. poz. 10, rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Telejko T.

• Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] K. Rażniewicz, Tablice cieplne z wykresami. WNT, Warszawa 1966.
• [2] A. S. Ochotin, Tepłoprowodnos’ twierdych tieł - sprawocznik, Energoatomizdat. Moskwa 1984.
• [3] W. J. Parker, R. J. Jenkins, C. P. Buller, G. L. Abbot, Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity. Journal of Applied Physics 32, 9, 1679-1684 (1961).
• [4] R. Cerny, J. Toman, A Difference Method for Determining the Thermal Conductivity of Porous Materials in a Wide Temperature Range. High Temperatures-High Pressures 29, 51-57 (1997).
• [5] D. Lesnic, L. Elliot, D. B. Ingham, Identification of the Thermal Conductivity and Heat Capacity in Unsteady Noinlinear Heat Conduction Problems Using the Boundary Element Method. Journal or Computational Physics 126, 410-420, (1996).
• [6] Z. Malinowski, A. Buczek, T. Telejko, S. Słupek. Określenie współczynnika przewodzenia ciepła metodą rozwiązania odwrotnego. Materiały IV Konferencji. Zastosowanie komputerów w zakładach przetwórstwa metali. 1997, Ustroń-Jaszowiec, pp. 199-206 (in Polish).
• [7] T. Telejko, Z. Malinowski, A. Buczek, Analysis of the Inverse Solution in Application to Determining Thermal Conductivity of Metals. Metallurgy and Foundry Engineering 23, 3, 177-185 (1998).
• [8] Lykow, Teorija teploprovodnosti, GTTI, Moskwa 1952.
• [9] T. Kręglewski, T. Rogowski, A. Ruszczyński, J. Szymanowski, Metody optymalizacji w języku FORTRAN, PWN, Warszawa 1984.
• [10] J. G. Hust, A. B. Lankford. Report or Investigation Research Materials 8420 and 8421, National Bureau of Standards, Gaithersburg, May 1984.