Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Convection and radiation cooling of overhead power lines - laboratory verification using thermography

Chatzipanagiotou P., Felczak M., De Mey G., Chatziathanasiou V., Więcek B.

Measurement Automation Monitoring

|

2017

|

Vol. 63, No. 3

107--110

EN

The thermal behavior of overhead power lines depends upon physical parameters, such as surface emissivity and line dimensions, as well as weather conditions. In this paper, the results of the convection and radiation cooling of a conductor that simulate a power line are presented. Laboratory experiments were conducted and the results were compared with the data obtained using empirical formulae from the literature. Both the laminar and the turbulent airflow were investigated.

2

Lateral and Perpendicular Thermal Conductivity Measurement on Textile Double Layers

Felczak M., De Mey G., Więcek B., Michalak M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2015

|

Vol. 23, no. 4 (112)

61--65

EN

In this paper, the temperature distribution on a double layered fleece textile was measured experimentally with infrared thermography. A theoretical model based on the thin plate theory was to interpret the results measured. A two dimensional simulation of the same problem was carried out as well. By fitting the experimental data with the models, thermal conductivities in the lateral and perpendicular directions could be determined.

PL

Przewodność cieplna włóknin jest bardzo istotnym parametrem. Właściwości niektórych z nich zmieniają się w zależności od kierunku. W pracy wykonano pomiary rozkładu temperatury po obu stronach dwuwarstwowej włókniny przy użyciu termografii w podczerwieni. Opracowano model teoretyczny, który został użyty do interpretacji wyników pomiarów. Opracowano dwuwymiarowy numeryczny model zjawisk cieplnych zachodzących we włókninie o tych samych wymiarach oraz warunkach brzegowych. Poprzez optymalizacyjne dopasowanie wyników obu modeli (analitycznego oraz numerycznego) wyznaczono przewodność cieplną włókniny dla dwóch wymiarów.

3

Optymalizacja termiczna położenia elementów elektronicznych w interfejsie wizyjno-akustycznym systemu wspomagania niewidomego w samodzielnym poruszaniu się

Ostrowski B., Felczak M., Tomalczyk K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

882--884

PL

W artykule omówiono zagadnienie optymalizacji rozmieszczenia komponentów układu elektronicznego celem minimalizacji temperatury podczas jego pracy. Optymalizacja została przeprowadzona na przykładzie sprzętowego interfejsu wizyjno-akustycznego systemu wspomagania niewidomego w samodzielnym poruszaniu się. Rozmieszczenie komponentów na zadanym obszarze płytki PCB zostało zoptymalizowane przy użyciu opracowanego przez autorów algorytmu ewolucyjnego składającego się z dwóch etapów obliczeń [1]. W wyniku zastosowania algorytmu uzyskano rozmieszczenie komponentów, dla którego tak maksymalna, jak i średnia temperatura płytki PCB nie powodują dyskomfortu dla użytkownika. Pomiary termowizyjne potwierdzają poprawność uzyskanych wyników.

EN

The paper deals with the problem of optimal electronic component placement on a PCB in order to obtain the lowest possible, given the design limitations, maximum and average electronic circuit temperatures. The optimization is applied to an exemplary electronic device, which is a video-and-sound interface of the system assisting the blind in independent mobility. The majority of optimization algorithms is based on large-scale sparse matrix calculations. The authors propose an alternative approach, using an original idea of an evolution algorithm [1]. The algorithm is implemented in Delphi 7 programming language and utilizes the ANSYS 11 modeling environment for temperature calculations. The device to be optimized contains a stereovision camera system, a set of inertial sensors, a microcontroller, a sound adapter and a USB hub for a mobile computer data exchange (Fig. 1). The prototype has a form of glasses with integrated inter-aural headphones (Fig. 2). The device dissipates 3.1 W of heat during its operation, with the USB hub and LDO voltage regulator identified as the hottest spots. The cameras also emit considerable amounts of heat, they are however excluded from the placement optimization, due to their exact position requirement. The PCB was modeled with a 2D 1mm grid applied to a simplified representation of the PCB actual shape (Fig. 3). The algorithm required 194 iterations to return an optimal placement (Fig. 4) with average PCB temperature approx. 22°C, the hottest spot not exceeding 35°C. Such a temperature level allows the video-and-sound interface to be operated with no compromise on user’s safety and comfort. The device was re-designed, built and tested according to the obtained optimal component placement. The thermal imaging measurements (Fig. 5) are in good accordance with the temperature calculation results from the algorithm.

4

Wyznaczanie przewodności cieplnej materiałów tekstylnych przy użyciu termowizji

Felczak M., Michalak M., Więcek B.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1223-1226

PL

W pracy przedstawiono nową metodę wyznaczania parametrów termicznych materiałów włókienniczych, w tym także anizotropowych. Do próbek włókienniczych dostarczana jest energia cieplna i mierzona jest wartość temperatury po obu stronach materiału. Praca jest kontynuacją badań właściwości ciepłoizolacyjnych materiałów włókienniczych w dynamicznych warunkach za pomocą metody termograficznej w wykorzystaniem luster [1-6]. W stanowisku pomiarowym, którego schemat przedstawiono w cytowanych pracach zostało zastosowane źródło energii cieplnej umożliwiające szybkie nagrzewanie badanej próbki. Wykonano pomiary termowizyjne rozkładu temperatury i na podstawie uzyskanych wyników oraz modelowania termicznego wyznaczono przewodność cieplną badanych włóknin.

EN

A new method for evaluation of homogenous anisotropic textiles thermal parameters is presented in this paper. The research is a continuation of investigating the thermal properties of textile materials [1-6]. The thermal energy was supplied to textile materials and the temperature distribution on both surfaces of the textile waas recorded using an infrared camera. The setup enabled fast textile heating. A thermal energy impulse was supplied to nonwovens. Using the obtained results and the finite element model of heat conduction, the thermal conductivity of a textile is evaluated. In order to obtain the thermal conductivity, it is necessary to solve an inversed heat conduction problem. The parameterized direct heat conduction model is used to calculate it. The research included both isotropic and anisotropic textile materials. The work was performed as a part of the Research Project 3 T08E 050 28 financed by KBN, entitled "3688/B/T02/2009/36 "The elaboration of the method of evaluation of temperature dependent thermal parameters of smart textile materials".

5

Evaluation of the Thermal Parameters of Textile Materials Using the Thermographic Method

Michalak M., Felczak M., Więcek B.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2009

|

Vol. 17, no. 3 (74)

84--89

EN

A continuation of the investigation into a method designed for evaluating thermal properties, especially the thermal conductivity of flat textile products such as nonwovens, is presented in this paper. The method is based on infrared thermography and was described in Fibres & Textiles in Eastern Europe, vol. 16, No. 4 (2008) pp. 72-77. In this paper special attention was devoted to nonwovens with and without phase-changing materials (PCM) as well as to the calculation of thermal conductivity. The calculation was based on an optimisation procedure which minimises the temperature difference obtained from modelling and thermovision measurements on both sides of the sample investigated. The main aim of this work was to prove the possibility of investigating flat fibrous materials with temperature dependent thermal parameters. In addition, the authors wanted to confirm the usefulness of the thermographic method for evaluation of the thermal parameters of flat textile materials.

PL

Przedstawiono wyniki badań nad opracowaniem metody wyznaczania parametrów cieplnych płaskich wyrobów włókienniczych opartej o termografię w podczerwieni i opisaną w FTEE, vol.16, No. 4. s. 72-77, 2008. Szczególną uwagę zwrócono na badania włóknin klasycznych, włókien zawierających materiały przemiany fazowej oraz na wyznaczanie przewodności cieplnej. Obliczenia wykonywano za pomocą metody optymalizacyjnej polegającej na zminimalizowaniu różnic wartości temperatur na przeciwległych powierzchniach próbki otrzymanych z modelu i z pomiarów. Głównym celem pracy było wykazanie możliwości badań płaskich wyrobów włókienniczych o zależnych od temperatury parametrach cieplnych. Poza tym autorzy chcieli wykazać przydatność metody termograficznej do wyznaczania parametrów cieplnych inteligentnych płaskich wyrobów włókienniczych.

6

Analysis and design of electronic device cooling system elements in forced convection conditions

Felczak M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 115

19-25

EN

The first part of the work includes a study of elements enhancing heat transfer in electronic devices. In the second part, a numerical model for the electronic device placement optimization on the PCB, including a genetic algorithm and a thermal solver is presented. The genetic algorithm searches for arrangements that are checked by the thermal solver if they satisfy requirements of the designer. Three optimizing problems are considered. The optimization of in-line placed devices is the first one. The second one is the optimization of placement of nine devices on the surface of a PCB on the assumption that devices can be placed in nine specified positions on the PCB. The third one is the optimization of placement of nine devices on the assumption that devices can be placed on the whole board.

PL

Zostały opracowane nowe metody wykorzystujące algorytmy genetyczne do optymalizacji rozmieszczenia układów elektronicznych na płytce drukowanej. Umożliwiają one optymalizację położenia układów elektronicznych w jednym oraz w dwóch wymiarach. Modele składają się z dwóch najważniejszych części funkcjonalnych: algorytmu genetycznego (wraz z kryteriami optymalizacji) poszukującego optymalnego rozmieszczenia oraz oprogramowania do obliczeń rozkładu temperatury na powierzchni badanych układów. Pierwszy model dotyczy optymalizacji kolejności elementów elektronicznych umieszczonych w linii. Algorytm umożliwia optymalizację ich kolejności oraz w późniejszej wersji również odstępów pomiędzy nimi. Możliwa jest optymalizacja jednokryterialna przy użyciu termicznych kryteriów optymalizacji takich jak wartość maksymalnej oraz średniej temperatury spośród wszystkich elementów jak również wielokryterialna przy użyciu kryterium ważonego z wartości temperatury maksymalnej i średniej. Stworzony został własny program obliczający wartości temperatury rozważanych układów elektronicznych (poprzez rozwiązanie równań Naviera-Stockesa oraz Kirchhoffa-Fouriera [3]). Drugi algorytm służy do optymalizacji rozmieszczenia układów elektronicznych na powierzchni płytki drukowanej (model termiczny 3D). Założono, że układy elektroniczne będą umieszczone w matrycy nxn elementów. Algorytm ten w porównaniu z poprzednim posiada bardziej skomplikowany model termiczny. Z tego powodu do wyznaczania wartości temperatury zostało użyte oprogramowanie komercyjne ANSYS®. Algorytm genetyczny jako program nadrzędny wywołuje oprogramowanie ANSYS® przekazując jednocześnie informacje o rozmiarach i gęstościach mocy poszczególnych źródeł ciepła. Wynik obliczeń (wartości temperatury poszczególnych źródeł) zwracany jest w pliku tekstowym. Algorytm wykorzystując zadane kryteria ocenia optymalność rozwiązania. Przeprowadzono optymalizację rozmieszczenia układów elektronicznych przy wykorzystaniu modelu jedno- i dwuwymiarowej optymalizacji. Dla pierwszego przypadku przeprowadzono optymalizację położenia układów elektronicznych ze względu na następujące kryteria termiczne: wartość temperatury maksymalnej, średniej, kryterium ważone z wartości temperatury maksymalnej oraz średniej. W drugim przypadku, optymalizowano rozmieszczenie układów elektronicznych na powierzchni podłoża PCB. Rozważono zarówno przypadek, kiedy algorytm może umieścić układy elektroniczne tylko w określonej liczbie miejsc równej liczbie elementów elektronicznych, jak również bardziej skomplikowany przypadek, kiedy układy elektroniczne mogą być umieszczone w dowolnym miejscu płytki drukowanej. Wszystkie dotychczasowe kryteria wzbogacono o kryterium dodatkowe, długości połączeń pomiędzy elementami. Został przeprowadzony szereg optymalizacji dla różnych mocy układów elektronicznych. Uwzględniono skomplikowane przypadki gdzie każdy z układów elektronicznych rozprasza różną gęstość mocy jak również proste przypadki, dla których rozwiązanie jest proste do przewidzenia. Wyniki pokazują, że przyjęta metoda optymalizacji jest uzasadniona. Symulowane modele termiczne zostały zweryfikowane poprzez pomiary termowizyjne w tunelu powietrznym.

7

Zastosowanie tunelu powietrznego do badań konwekcyjnego odprowadzania ciepła z układów elektronicznych

Felczak M., Ostrowski B., Więcek B.

Elektronika : prace naukowe

|

2004

|

nr 9

107-124

PL

W artykule przedstawiono projekt tunelu powietrznego do badań chłodzenia konwekcyjnego układów elektronicznych. Projekt został zweryfikowany poprzez symulacje numeryczne wykonane za pomocą programu FLUENT. W dalszej części pracy przedstawiono metodą laserowego noża świetlnego. Wykorzystuje sieją do pomiaru prędkości przepływu powietrza w tunelu, który to pomiar jest niezbędny do wyznaczenia warunków chłodzenia. W ostatniej części pracy przedstawiony jest przykład zastosowania tunelu do badań odprowadzania ciepła w elektronice. Opisano i zbadano efekt śladu termicznego podczas chłodzenia konwekcyjnego układów elektronicznych.

EN

The article presents design of a low-speed wind tunnel for forced convective cooling investigations of electronic devices. Design method of the tunel is presented. Results are verified by numerical simulations completed with the Fluent software. Particle image velocimetry method (PIV) as one of the method proposed for air velocity measurements is presented. Velocity measurements during wind tunnel investigations are necessary to know electronic devices cooling conditions. In the last section of the article, an example of electronic cooling investigations for the designed wind tunnel, is presented. It illustates the importance of thermal wake effect during heat dissipation in electronics.