Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Shape identification of the jet-grouted column based on the thermal analysis and differential evolution

Wojciechowski Marek

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 4

507--518

EN

In the paper, an indirect method for the identification of the final shape of the freshly executed jet-grouted column is developed. The method relies on the backward analysis of the temperatures measured inside the column, along the trace of the injecting pipe. Temperature changes in the column are caused by the hydration process of the cementitious grout. 2D axisymmetric unsteady heat conduction initial-boundary value problem is solved for finding the column shape which fits best the reference temperature measurements. The model of the column is solved using the finite element method. The search is performed using the global evolutionary optimization algorithm called differential evolution. It is shown that the proposed method can provide an accurate prediction of the column shape if only the model reflects the physical reality well. The advantage over previous results is that the cylindrical shape of the column does not have to be assumed anymore, and the full profile of the column along its length can be accurately identified.

PL

W artykule przedstawiono metodę identyfikacji kształtu świeżo wykonanej kolumny typu jet-grouting. Metoda polega na wstecznej analizie temperatur mierzonych wewnątrz kolumny, wzdłuż śladu żerdzi iniekcyjnej. Zmiany temperatur w kolumnie są wynikiem hydratacji zaczynu cementowego. W celu określenia kształtu kolumny, który najlepiej pasuje do referencyjnych pomiarów temperatur, wykorzystano globalny algorytm optymalizacyjny zwany ewolucją różnicową. W ramach tego algorytmu formułowano próbne problemy początkowo-brzegowe, w postaci dwuwymiarowego, osiowo-symetrycznego zagadnienia nieustalonego przewodzenia ciepła, które rozwiązywano za pomocą metody elementów skończonych. Wykazano, że proponowana metoda pozwala na dokładne odwzorowanie kształtu kolumny, jeśli tylko model numeryczny poprawnie odwzorowuje rzeczywistość fizyczną. Zaletą metody w porównaniu do wcześniejszych rezultatów jest możliwość identyfikacji zmian średnicy kolumny wzdłuż jej długości, a nie tylko identyfikacja pojedynczej średnicy przy założonym kształcie walcowym kolumny.

2

Transient heat transfer as a leading factor in fatigue of thick-walled elements at power plants

Wacławiak Krzysztof, Okrajni Jerzy

Archives of Thermodynamics

|

2019

|

Vol. 40, no 3

43--55

EN

The authors present a numerical study of a start-up of a boiler with a thick-walled element subjected to thermomechanical loading. The significance of calculations of real heat transfer coefficients has been demonstrated. Fluid dynamics, mechanical transient thermal and static structural calculations have been conducted in both separate and coupled modes. Strain-stress analyses prove that the effect of the heat transfer coefficient changing in time and place in comparison with a constant one as recommended by standards is the key factor of fatigue calculations.

3

Parametric integral equations systems method in solving unsteady heat transfer problems for laser heated materials

Sawicki D., Zieniuk E.

Acta Mechanica et Automatica

|

2015

|

Vol. 9, no. 3

167--172

EN

One of the most popular applications of high power lasers is heating of the surface layer of a material, in order to change its properties. Numerical methods allow an easy and fast way to simulate the heating process inside of the material. The most popular numerical methods FEM and BEM, used to simulate this kind of processes have one fundamental defect, which is the necessity of discretization of the boundary or the domain. An alternative to avoid the mentioned problem are parametric integral equations systems (PIES), which do not require classical discretization of the boundary and the domain while being numerically solved. PIES method was previously used with success to solve steady-state problems, as well as transient heat transfer problems. The purpose of this paper is to test the efficacy of the PIES method with time discretization in solving problem of laser heating of a material, with different pulse shape approximation functions.

4

Skuteczność metody PURC w rozwiązywaniu zagadnień nieustalonego pola temperatury

Sawicki D., Zieniuk E., Kapturczak M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2013

|

T. 18, nr 49

58--65

PL

Najpopularniejsze metody komputerowe MES oraz MEB, stosowane do rozwiązywania zagadnień nieustalonego pola temperatury mają istotną wadę, jaką jest konieczność dyskretyzacji brzegu i wnętrza obszaru. Alternatywą pozwalającą na uniknięcie wspomnianego problemu są parametryczne układy równań całkowych (PURC) niewymagające klasycznej dyskretyzacji podczas ich numerycznego rozwiązywania. Celem niniejszej pracy jest zastosowanie metody PURC do rozwiązywania zagadnień nieustalonego pola temperatury, a głównie zaprezentowanie jej dokładność i efektywności w porównaniu z rozwiązaniami analitycznymi oraz MES.

EN

Currently the most popular numerical methods used for solving transient heat transfer problems, FEM and BEM, have one fundamental defect, the necessity of discretization of boundary and area. An alternative to avoid the mentioned problem are parametric integral equations systems (PIES) that do not require classical discretization during their numerical solving. The purpose of this paper is to present PIES method for transient heat conduction problems and to present its accuracy in comparison with other methods such as FEM. In order to demonstrate effectiveness of the method some examples will be shown.

5

Identyfikacja parametrów termofizycznych ciał stałych z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody chwilowego źródła ciepła oraz współczynnikowej metody odwrotnej

Gapski M., Zmywaczyk J.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 1

373-394

PL

W pracy przedstawiono zmodyfikowaną metodę chwilowego źródła ciepła oraz współczynnikową metodę odwrotną do jednoczesnej estymacji: dyfuzyjności cieplnej a, przewodności cieplnej λ oraz ciepła właściwego cp ciał stałych w oparciu o znaną odpowiedź termiczną układu w odległości H od miejsca występowania powierzchniowego źródła ciepła o gęstości q₀. Porównano wrażliwość obu metod na zmianę grubości próbki H, współczynnika przejmowania ciepła h, stopnia partycji η gęstości strumienia ciepła q₀ oraz amplitudy ZAB zaburzenia nadwyżki temperatury na tylnej powierzchni próbki w kształcie walca o promieniu R i wysokości H. Obie metody poddano również weryfikacji eksperymentalnej pod kątem identyfikacji parametrów λ i cp dla próbek wykonanych z polimetakrylanu metylu (PMMA) oraz ze stali nierdzewnej 1H18N9T.

EN

A modified heat pulse method and an inverse coefficient technique is presented for simultaneous estimation of: the thermal diffusivity a, the thermal conductivity λ and the specific heat cp of solids for a known thermal response in the distance H from the heat source. The work also presents both techniques' sensitivity for a change of the sample thickness H, the heat transfer coefficient h, the partition η of the heat flux density and the amplitude of temperature's surplus disturbance at the back face of the sample. The paper presents the measurement results of λ and cp for polymethyl methacrylate (PMMA) and stainless steel 1H18N9T obtained for both methods experimentally.

6

Estymacja ciepła właściwego i przewodności cieplnej PMMA oraz PTFE przy użyciu wybranych technik odwrotnych

Gapski M., Koniorczyk P., Wielosz M., Zmywaczyk J.

Postępy Nauki i Techniki

|

2011

|

nr 6

74-80

PL

W pracy wykorzystano zmodyfikowaną metodę chwilowego źródła ciepła oraz współczynnikową metodę odwrotną do jednoczesnej estymacji przewodności cieplnej ? oraz ciepła właściwego cp materiałów izolacyjnych takich jak polimetakrylan metylu (PMMA) oraz politetrafluoroetylen (PTFE) w czasie jednego pomiaru. W procesie wyznaczania poszukiwanych parametrów termofizycznych bazowano na symulacyjnych i rzeczywistych sygnałach pomiarowych, przedstawiających nadwyżkę temperatury ?m(t) w odległości H od chwilowego źródła ciepła. Uzyskane wyniki estymacji parametrów termofizycznych PMMA i PTFE porównano z wynikami referencyjnymi dostępnymi w literaturze.

EN

A modified heat pulse method and an inverse coefficient technique is presented for simultaneous estimation of: the thermal conductivity ? and the specific heat cp of insulation materials such as polymethyl methacrylate (PMMA) and polytetrafluoroethylene (PTFE) during single measurement. Thermophysical parameter estimation process was based on simulated and real measurement signals, which shows temperature excess ?m(t) at the back face of the sample. The paper presents the estimation results for PMMA and PTFE compared with reference values from literature.

7

Modelling of Transient Heat Transfer within Bounded Seams

Korycki R.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2011

|

Vol. 19, no. 5 (88)

112--116

EN

The heat transfer within seams bounded by a thermowelding machine is analysed as a transient problem, i.e. time- and space-dependent. The physical model determines a multilayer textile composite made of connected fabrics and also it presents the material homogenisation. The mathematical model introduces a state differential equation accompanied by a set of boundary and initial conditions. The problem can be solved numerically and visualised by means of the graphical modulus of the ADINA program. Temperature maps are shown for the diversified temperatures of the machine head on the upper surface of the seam as well as the different time steps.

PL

Przewodzenie ciepła w szwach łączonych za pomocą zgrzewarki jest analizowane jako problem nieustalony, tzn. zmienny w czasie i przestrzeni. Model fizyczny określa wielowarstwowy kompozyt włókienniczy, który składa się z łączonych materiałów oraz homogenizację materiału. Model matematyczny wprowadza różniczkowe równanie stanu wraz z układem warunków brzegowych i początkowych. Problem rozwiązano numerycznie i zwizualizowano za pomocą modułu graficznego programu ADINA. Mapy temperatury zostały określone dla zróżnicowanych temperatur głowicy maszyny, dolnej powierzchni szwu oraz różnych kroków czasowych.

8

Zastosowanie przybliżonych równań nieustalonego przenoszenia ciepła dla ciał o różnych kształtach

Gwadera M., Kupiec K., Komorowicz T.

Czasopismo Techniczne. Chemia

|

2011

|

R. 108, z. 2-Ch

75-86

PL

Zaprezentowano przybliżone równanie kinetyki nieustalonego przenoszenia ciepła (lub masy), mające postać równania różniczkowego zwyczajnego. Proponowana zależność może być stosowana dla ciał o kształcie płyty, cylindra lub kuli. Równanie przetestowano numerycznie dla przypadku chłodzenia radiacyjnego, otrzymując dobrą zgodność z wynikami modelu ścisłego.

EN

An approximate kinetic equation for transient heat (or mass) transfer processes has been presented. It has the form of an ordinary differential equation so it can be easily integrated. The proposed relation may be applied to bodies in the shape of a plate, cylinder or sphere. The equation has been tested numerically for the case of radiative cooling and a good agreement with results of an exact model has been obtained.

9

Porównawcze badania zależności między geometrią zaworów silnikowych a ich stanem cieplnym

Nagórski Z.

Silniki Spalinowe

|

2007

|

R. 46, nr SC1

73-87

PL

Referat stanowi kontynuację tematyki symulacyjnych badań cieplnych zaworów wylotowych tłokowych silników spalinowych, m. in. podczas tzw. "zimnego" rozruchu. Przedstawiono zmodyfikowany, trójwymiarowy model nieustalonej wymiany ciepła w zespole zaworowym (gniazdo - zawór - prowadnica) z zaworami o różnych kształtach grzybków. W modelu odwzorowano ruch zaworów względem gniazd i prowadnic, uwzględniono zmienną w czasie temperaturę gniazd i prowadnic oraz charakterystykę termiczną cyklu roboczego silnika. Uzyskano chwilowe rozkłady pól temperatury i jej gradientów w zaworach z grzybkami: płaskim, wklęsłym i wypukłym oraz dla trzech rodzajów materiałów grzybków, przy takich samych charakterystykach termicznych cyklu roboczego. Pola temperatury posłużyły do wyznaczenia przebiegów temperatury w wybranych punktach grzybków zaworowych. Pozwala to na porównawczą ocenę wpływu geometrii i rodzaju materiałów zaworowych na stany cieplne zaworów np. w okresie "zimnego" rozruchu silnika oraz wybór najkorzystniejszego wariantu zaworu.

EN

The present work is the continuation of the simulational thermal investigations of exhaust valves of piston combustion engines during so called cold start. The modified 3D model of unstable heat transfer in valve unit (valve + valve-seat + valve-guide) for different forms the valve-head. The model refers to valves motion with respect to valveseats and valve-guides considering valve-seat and valve-guide temperature fluctuations in time as well as the thermal characteristic of engine working cycle. The transient temperature fields distributions were obtained for plane, convex and concave valve-heads. Three different materials of valve-heads were tested under the same thermal conditions of engine working cycle. The temperature fields were used to formulate the time distribution of temperature in selected points of valve-heads. In the result the comparative estimation of the influence of geometry and material properties on the valve thermal state were obtained for engine cold start, as an example, and the optimal choice of valve shapematerial was possible.

10

Temperature gradients in the exhaust valves during "cold" start simulation of combustion engine

Nagórski Z.

Journal of KONES

|

2006

|

Vol. 13, No. 3

233-244

EN

Characteristic heat states corresponding to start, load increase, stable work, load decrease and cooling may be figured out during combustion engines work. Among the mentioned states the engine start, and in particular, "cold" start is the one responsible for the highest velocity of temperature increase and the highest temperature gradients observed in engine components. The exhaust valves are the members currying the biggest heat loads. In order to investigate the heat flow process in the valves during the engine "cold" start a simulation heat model was formulated with consideration of the possibility to compare transient distributions of temperature in the valves [5,6] of different shape and material properties working under arbitrary assumed heat loads. Model parts ("quarter") of two valves, located in cylindrical co-ordinate system, represent valves of different shapes and different material properties. Independent, various in time boundary conditions and initial heat transfers representing the engine heat cycle and valves movement are applied to surfaces of the valves. The temperature of the valve seat and valve guide is time dependent quantity. The modified simulation model, giving possibilities to apply independent heat conditions of the working cycle of each valve and analyse transient distributions of temperature gradients, was presented. The simulations and analysis of temperature gradients were made for valves of the same geometry and material properties under two different working cycles and two rotation velocities.

PL

W pracy silnika spalinowego można rozróżnić charakterystyczne stany cieplne odpowiadające: rozruchowi. zwiększaniu obciążenia, pracy w warunkach ustalonych, zmniejszaniu obciążenia i stygnięciu. Spośród wymienionych, rozruch silnika - a w szczególności "zimny" rozruch jest okresem charakteryzującym się największą szybkością przyrostów temperatury i największymi gradientami temperatury w elementach silnika. Do najbardziej obciążonych cieplnie elementów silnika należą zawory wylotowe. W celu bliższego poznania przepływu ciepła ir zaworach podczas ".zimnego" rozruchu silnika opracowano symulacyjny model cieplny, pozwalający jednocześnie porównywać chwilowe rozkłady pól temperatury w zaworach [5, 6] o różnych kształtach i właściwościach materiałowych, poddawanych dzialaniu dowolnie kształtowanych wymuszeń cieplnych. Modelowe wycinki {"ćwiartki") dwóch zaworów, osadzone w walcowym układzie odniesieniu, reprezentują dwa zawory o różnych kształtach i właściwościach materiałowych. Na powierzchniach zaworów zadawane są niezależne, zmienne w czasie warunki brzegowe i początkowe wymiany depta, reprezentujące cieplny cykl pracy silnika oni: przemieszczanie się zaworów względem prowadnic i gniazd, których temperatury są także funkcjami czasu. Poniżej przedstawiono zmodyfikowany model symulacyjny; pozwalający dodatkowo zadawać niezależne warunki cieplne cyklu roboczego dla każdego z zaworów oraz analizować chwilowe rozkłady gradientów temperatury; Obliczenia symulacyjne i analizę gradientów temperatury przeprowadzono dla zaworów o takich samych wtasciwosciach materiałowych i geometrii, dla dwóch różnych cykli pracy silnika i dwóch prędkości obrotowych.

11

Asymptotic analysis of transient thermal field in a DC cable covered with insulation

Zaręba M., Gołębiowski J.

Archives of Electrical Engineering

|

2006

|

Vol. 55, nr 3-4

325-336

EN

Approximate method of determining the thermal field in a DC cable covered with insulation has been presented. The basis of the method comprises in decomposition of the system. In connection with that the two regions were considered separately. The first of them (i.e. a core) was modelled by the concentrated element of the first order. The insulation, in turn, was analysed as the element of distributed parameters type continuum RC. The adequate boundary-initial problem was solved with the aid of Duhammel's theorem and the metod of separation of variables. Obtained relations were numerically processed and presented in a graphic form. The results of paper are the proof of the following thesis: on the basis of knowledge of the averaged time constant of a core it is possible to determine spatial-temporal distributions of the temperature within the whole cross-section of the system.

PL

W pracy przedstawiono przybliżoną metodę wyznaczania nieustalonego pola termicznego w pokrytym izolacją przewodzie prądu stałego. Podstawą metody jest dekompozycja układu. W związku z tym, rozpatrywano osobno dwa obszary. Pierwszy z nich (tzn. żyłę) modelowano skupionym elementem inercyjnym pierwszego rzędu. Z kolei izolację analizowano jako element o parametrach rozłożonych typu continuum RC. Odpowiednie zagadnienie brzegowo-początkowe rozwiązano za pomocą twierdzenia Duhamela i metody separacji zmiennych. Otrzymane zależności opracowano numerycznie i przedstawiono w postaci graficznej. Wyniki artykułu stanowią dowód następującej tezy: na podstawie znajomości uśrednionej stałej czasowej żyły, można wyznaczyć przestrzenno-czasowe rozkłady temperatury w całym przekroju układu.