Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przegląd modeli numerycznych zjawisk fizycznych występujących w procesach ekstrakcji jonowymiennej metali

Macioł P., Gotfryd L.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2013

|

R. 58, nr 7

390-394

PL

W artykule przedstawiono przegląd modeli numerycznych, stosowanych do modelowania zjawisk fizycznych zachodzących w procesach ekstrakcji jonowymiennej metali. Skrótowo omówiony został sam proces oraz najistotniejsze zjawiska. Omówiono metody badawcze, pozwalające na wyznaczenie parametrów modeli numerycznych. Zaprezentowano prace, opisujące modele numeryczne przepływów laminarnych i turbulentnych, powstawania dyspersji dwóch niemieszających się cieczy oraz ich grawitacyjnej separacji, polimeryzacji oraz zachowania powierzchni swobodnej.

EN

The first step of multiscale model design is choosing numerical models for all significant phenomena. It this paper, the review of existing numerical models for phenomena present in ion-exchange solvent extraction is done. Modelling of this process is focused mainly on calculating of a composition of phases leaving a reactor. Phenomena influencing on a final result are: a flow of two, immiscible fluids, a dispersion of one of them, a gravitational separation and an ion exchange on phase’s boundaries itself. Each of them should be described with a suitable numerical model. A macroscopic flow is usually described with Computational Fluid Dynamic (CFD). An addition of microscopic effects, like bubbles topology and surface tensions allows modelling of dispersion and separation, as well as improves a reliability of a fluid flow model. In a spatial scale comparable with a size of dispersed bubbles, diffusion and an ion exchange are present. Some additional models for phenomena like a surface eddy and a polymerization should be also considered. Due to a lack of a comprehensive description of modelling of an ion-exchange solvent extraction in the literature, models for all phenomena were reviewed separately. Modelling of a two-fluid flow could treat both phases separately or as a single phase with an additional description of its phase composition and a relative movement of phases. The eddy over the mixing zone could be computed basing on CFD techniques, but due to instabilities on the free surface, very short time steps are enforced. Empirical models, based on experimental data are less accurate, but much more stable. There are no models of polymerization in the solvent extraction context in the literature. Available models were developed for processes, where a polymerization is awaited and they are not applicable in described case. Modelling of diffusion and an ion exchange in the microscale are believed to be very important, but an exact description of a dispersion topology is a necessary condition. In fact, it is not practically possible to calculate such a topology with a presently available computing power. The review, presented in this paper will be used to develop the multiscale model for an ion-exchange solvent extraction. It will be based on Agile Multiscale Modelling (AM3), developed by Authors.

2

Identyfikacja parametrów cieplnych stanowiska spawalniczego

Szeliga D., Perzynski K., Macioł P., Rońda J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 4

332--336

PL

Metody numerycznego modelowania, pozwalające rozwiązywać problemy występujące w przemysłowych procesach spawania, zastosowano w niniejszej pracy do identyfikacji parametrów cieplnych stanowiska do spawania stopów Inconel metodą TIG. Celem pracy jest określenie wymiany ciepła między elementami stanowiska roboczego i przedmiotem obrabianym na podstawie pomiarów temperatury w czasie spawania. Temperaturę elementów stanowiska roboczego zmierzono przy użyciu termopar oraz obliczono metodą elementów skończonych w programie Abaqus. Zaproponowana w pracy metodyka identyfikacji wymiany ciepła między przedmiotem spawanym i elementami uchwytu spawalniczego zapewnia minimalizację różnicy między temperaturą zmierzoną i obliczoną. Problem minimalizacji rozwiązano dla funkcji celu wyrażonej w postaci różnicy między wynikami pomiarów i obliczeń, określonej jako błąd średni kwadratowy. Minimum funkcji celu wyznaczono względem współczynników wymiany ciepła.

EN

Numerical modelling technique applicable for solving various problems occurring in industrial welding processes, is used in this paper to identify heat exchange between a workpiece and a welding fixture. The objective is to develop a methodology for assessment of heat exchange on the basis of temperature measurements during welding of Inconel alloys compared with results of finite element evaluations. Temperature is measured by thermoelements and evaluated by Abaqus software. The minimization problem for the difference between measured and calculated temperatures is solved with the objective function defined as the square root of differences between measured and predicted temperatures. The optimal heat exchange coefficients are determined.

3

Towards using adaptive hybrid meshes in FEM simulations of flow in artificial heart chambers

Banaś K., Cybułka P., Macioł P., Michalik K., Płaszewski P.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 1

190-195

EN

The paper presents an implementation and the performance of adaptive hybrid meshes in FEM code designed for 3D simulations of flow in artificial heart chambers. Special emphasis is put on taking into account moving parts of artificial heart chambers, like valves.

PL

Artykuł przedstawia zasady wykorzystania adaptacyjnych siatek hybrydowych w programie do trójwymiarowych obliczeń metodą elementów skończonych, zaprojektowanym do symulacji przepływu w sztucznych komorach serca. Szczególny nacisk został położony na uwzględnienie ruchomych części siatki występujących w sztucznym sercu, takich jak np.: zastawki. W celu poprawnego modelowania rozważanych zagadnień zostało opracowane specjalne sformułowanie słabe dla problemów z przemieszczającym się brzegiem, jak również algorytmy do poprawnego zarządzania przemieszczającą się siatką, w tym m.in. do remeshingu.

4

Experimental investigations and numerical models of tool steel during semisolid forming

Macioł P., Zalecki W., Kuziak R., Jakubowicz A.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 1

141-147

EN

The main aims of the work were to determine material characteristics of cold work tool steel, grade 21 OCR 12 in semisolid forming conditions, as well as developing of numerical model of this steel. Moreover, possibilities of application of Computational Fluid Dynamic methods and solid mechanics modelling techniques were tested. Methodology and results of experimental investigation is described. The results of experiments were then utilized for developing series of numerical simulations. Two sets of simulations are presented, based on the Computational Fluid Dynamics or solid mechanic modelling methods. Comparison of experimental and numerical results is presented, as well as comparison of CFD and structural mechanics based numerical models.

PL

Zasadniczym celem pracy było wyznaczenie charakterystyk stali narzędziowej 21 OCR 12, formowanej w warunkach stałociekłych, a także opracowanie modeli numerycznych dla tej stali. Ponadto, zweryfikowane zostały możliwości stosowania metod dynamiki płynów (Computational Fluid Dynamics, CFD) oraz metod modelowania odkształcania ciał stałych do modelowania procesów formowania w stanie stałociekłym. Opisane zostały metodologia oraz wyniki prac doświadczalnych. Wyniki te zostały wykorzystane do opracowania symulacji numerycznych. Przedstawiono symulacje oparte na metodach CFD oraz oparte na modelach ciał stałych. W pracy porównano wyniki osiągnięte za pomocą metod doświadczalnych i symulacyjnych, jak również porównano wyniki uzyskane z metod CFD i strukturalnych.

5

Application of rule-based system to support FEM simulations in hot rolling process

Rec T., Macioł A., Macioł P.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 2

284-289

EN

Finite element method could be effectively used in computer-aided engineering. Unfortunately, it still rarely used in industry. One of the causes is high costs of such software, as well as lack of highly qualified specialist. IN this paper, the possibility of developing of rule based system for aiding of FEM simulations designing. Prototype of inference engine working with knowledge base storing engineering knowledge is used. Tests are provided with simple rod rolling process. Process of optimisation of technological parameters with both FEM computations and rule-based inference is shown in this article. Temperatures and shape of rod are chosen to be optimised. Abaqus 6.7 software is used fir FEM, while newly developed modelling language is used in inference. It is based on terms similar to predicates in First Order Logic and variables. It is shown, that quite simple set of rules allows finding proper solution in relatively low number of simulations. Some additional constraints and requirements are also described.

PL

Metoda elementów skończonych mogłyby być skutecznym narzędzie komputerowym wspomaganiu projektowania technologii. Niestety wciąż jest ona rzadko używanych w przemyśle. Jedną z przyczyn są wysokie koszty takiego oprogramowania, a także brak specjalistów o odpowiednich kwalifikacjach. W niniejszym artykule przedstawiono możliwości zastosowania systemu regułowego do wsparcia projektowania symulacji MES. Wykorzystanie prototyp silnika wnioskowania współpracujący z bazą wiedzy o charakterze technologicznym. Testy oparte zostały o modelowanie procesu walcowania prętów. W artykule przedstawiono proces optymalizacji parametrów technologicznych w oparciu o model MES oraz omówiono sposób doboru parametrów symulacji w oparciu o wyniki wnioskowania. Optymalizowanymi parametrami są temperatura i kształt pręta. Jako oprogramowania MES użyto systemu Abaqus 6.7, natomiast do wnioskowania zastosowano prototyp systemu regułowego opracowanego z udziałem Autorów. Jest on oparty na termach, zbliżonych do predykatów w rozumieniu First Order Logic oraz zmiennych. Wykazano, że dość prosty zestaw zasad umożliwia znalezienie właściwego rozwiązania w przy wykonaniu niewielkiej liczbę symulacji. Opisano również dodatkowe ograniczenia i założenia.

6

Modelling of thixoforming using CFD methods

Macioł P., Pietrzyk M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 8

617-619

EN

Main advantages and disadvantages of thixoforming are presented in the paper. Materials, which are presently used for thixoforming are described, as well. A short review of numerical methods dedicated recently to thixoforming modelling, is also included, dividing them into two groups – structural and Computational Fluid Dynamic methods. Internal Variable Convection method, which combines main advantages of both groups, is introduced IVC. Numerical models of two tests, as well as results of computations are shown. The first it the test designed to determine a semi-solid metal viscosity with a rotational viscometer. The second one is a filling of a T-shape mould. Main disadvantages, as well as expected improvements of the presented software are described in the paper.

PL

W artykule opisano wady i zalety technologii tiksoformingu, a także materiały stosowane w tej technologii. Omówiono obecnie stosowane techniki modelowania komputerowego procesów tiksoformingu, uwzględniając ich podział na metody wywodzące się z modelowania odkształcenia ciał stałych i z dynamiki płynów. Zaproponowano metodę Konwekcji Zmiennej Wewnętrznej, łączącą zalety obu tych metodologii. Przedstawiono wyniki numerycznych symulacji doświadczeń wykonywanych w celu wyznaczenia lepkości metalu w stanie stało-ciekłym oraz symulacji wypełniania formy T-kształtnej. Omówiono najistotniejsze wady obecnego rozwiązania oraz możliwości ich wyeliminowania.

7

Application of internal variable convection for modelling of T-shape mould filling

Macioł P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2009

|

Vol. 9, no 4

67-74

EN

Numerical methods for thixoforming modelling are shortly reviewed in the paper. Present applications, especially for thixotropy phenomena modelling, are presented. Advantages and disadvantages of methods based on solid mechanics or computational fluid dynamics are pointed out. Internal Variable Convection (IVC) method is introduced as an alternative for classical Lagrangian or Eulerian methods. Numerical simulations of T-shape mould filling, based on the data taken from literature, are shown. Presented results confirm possibilities of thixoforming processes modelling with Internal Variable Convection method. However, some deficiencies of the present solution are pointed out in the paper as well. It concerns mainly material front tracking methods and treatment of boundary layer. Some ways to resolve existing constraints, as well as plans for future are presented.

PL

W pracy omówiono metody komputerowe obecnie stosowane do modelowania procesów tiksoformingu, ze szczególnym uwzględnieniem zjawiska tiksotropii. Analizowano zagadnienia związane z modelowaniem przepływów cieczy tiksotropowych przy zastosowaniu opisu kinetyki Lagrange’a lub Eulera. Zaproponowano nową metodę konwekcji zmiennej wewnętrznej, która pozwala na modelowanie takich przepływów w oparciu o rozwiązanie zagadnienia konwekcji dodatkowo wprowadzonej zmiennej, opisującej stan materiału. Przedstawiono symulacje procesu wypełnienia formy T-kształtnej, oparte na doświadczeniu opisanym w literaturze. Przedstawione wyniki potwierdzają możliwość modelowania procesów tiksoformingu w oparciu o metodę konwekcji zmiennej wewnętrznej. W artykule przedstawiono jednak także istotne niedoskonałości obecnie stosowanej metodyki, szczególnie w zakresie modelowania frontu materiału i warstwy przyściennej. Wskazano również perspektywy rozwoju metody i kroki planowane w celu poprawy jakości rozwiązania.

8

Reprezentacja wiedzy o technologiach przeróbki plastycznej oraz cechach wyrobów w oparciu o relacyjną bazę danych

Macioł P.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2007

|

R. 52, nr 11

711-716

PL

W artykule opisano propozycję realizacji zagadnienia opisu parametrów wyrobu przeróbki plastycznej opierając się na relacyjnej bazie danych. Przedstawiono strukturę bazy danych oraz opis wybranych elementów. Zaprezentowano możliwości wykorzystania tejże bazy danych jako bazy wiedzy dla systemu ekspertowego wspomagającego dobór technologii oraz jako zestawu danych opisującego parametry na potrzeby modeli do symulacji procesów.

EN

Automated systems of trading information exchange are more and more popular. It constrains formalized description of manufacturing processes and products features. Due to wide use of CAD and CAE systems, as well as advanced computer methods of products properties choosing, constructors are able to design products with entire set of expected parameters. Possibility of formalized description of semi-fmished product would allow to significantly decrease an amount of work needed for designing a new product. Furthermore, a probability of fulfilling all expectations would be higher. It would be also possible to employ advanced, automatic optimization of semi-finished products features. This paper presents aproposal of employing relational databases to store description of features of plastic work products. Database structure and some examples are revealed. A possibility of using this database as a knowledge base for expert system is presented. It could be also treated as a database of models' properties, applicable in numerical simulations.

9

Convection of internal variable methodology in Computational Fluid Dynamics solutions for thixoforming modelling

Macioł P.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

112-118

EN

During thixoforming, the deformed material is in semi-solid state. From numerical point of view, such materials are difficult to simulate because of gathering some features of solid materials and some of fluids. Materials properties are history dependent like in solids, while deformations could be extremely high, like in fluids. The typical solutions of structural analysis, based on Lagrangian motion description are difficult because of remeshing, which is needed in short time intervals. Frequent remeshing operations increase time consumptions and decrease the accuracy of solution. On the other hand, typical Computational Fluid Dynamics (CFD) solutions, usually based on Eulerian motion description, are ineffective when domain borders are changing. Because of material points are detached from mesh nodes, the history dependent parameters of the material are also very difficult to introduce. On the contrary, in the third possible formulation, Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE), the material points are not bound with mesh nodes and domain geometry could change. In ALE formulation each time step is divided into Lagrangian and Eulerian steps, what assures that history of material could be included and the calculation domain is reproduced properly by the mesh. Therefore, ALE formulation seems to be the best solution in the most thixoforming cases. The disadvantages of this method are the time consumptions and some inaccuracy of approximation needed between both steps. In the cases when the domain of solution is unchangeable, Eulerian formulation could be more promising than ALE. The Eulerian solution is easier to implement, as well as computational round-offs are less significant. The difficulties connected with history dependent parameters could be solved with “internal variable convection”. After classical time step, when new velocities in nodes are computed, the convection step is carried out. While velocity field is known, the convection of internal variable values could be calculated. The changes of internal variable due to material processes could be included as a source stream. The internal variable convection methodology allows to adapt typical CFD codes for thixoforming simulations, with complying viscosity changes in time. This approach also makes very high deformations relatively easy to compute. In this paper, the assumption and proposition of implementation of internal variable convection into thixoforming modelling is presented.

PL

Tiksoforming jest stosunkowo nową metodą formowania. Polega ona na nadawaniu znacznego stopnia odkształcenia materiałowi w stanie stało-ciekłym. Z numerycznego punktu widzenia, procesy te są trudne do modelowania, co jest efektem występowania zjawisk charakterystycznych zarówno dla cieczy, jak i ciał stałych. Własności materiału są zależne od czasu, podobnie jak w materiałach stałych, podczas gdy odkształcenie może być bardzo duże, podobnie jak w cieczach. W artykule zaprezentowano przegląd obecnie istniejących rozwiązań numerycznych, opartych głównie na metodach dynamiki płynów, z zastosowaniem opisu kinetyki wg metody Eulera lub Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE). Wykazana została potrzeba opracowania nowej metody symulacyjnej dla zależnych od czasu materiałów poddawanych formowaniu tiksotropowemu. Opisana została metoda konwekcji zmiennej wewnętrznej dla eulerowskiego opisu kinetyki. Przedstawiona została implementacja metody jako procedur użytkownika komercyjnego pakietu ADINA-F. Zaprezentowano przykładowe wyniki dla prostych przepływów tiksotropowych.

10

Arrangement of flow modification devices in continuous casting tundish based on multicriterion optimalization

Macioł P., Gawąd J., Podorska D.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 1

105-112

EN

The article presents the method of optimization of flow modifying devices arrangement in the casting tundish, which create the favourable conditions for removal of inclusions. The numerical simulation of velocity field of steel flow in the tundish is coupled with the optimization procedure, consisting in search for Pareto-optimal set of geometric parameters of the tundish. The problem under study concerns the system of two lower and one upper dams. The calculations employing finite elements method were carried out in the two dimensional system. The simulation model was constructed on the basis of ADINA-F commercial program. Optimization criteria were formulated for the residence time of steel in the tundish and the velocity components in the sub-surface layer. The codes developed by the authors were applied, which allowed for fully automatic coupling of optimization module with ADINA-F program. As a result the set of six geometric parameters describing the optimal dams arrangement was obtained.

PL

Artykuł przedstawia metodę wyznaczania optymalnego rozmieszczenia przegród kształtujących przepływ w kadzi pośredniej odlewania ciągłego pod względem korzystnych warunków dla usuwania wtrąceń niemetalicznych. Numeryczna symulacja pola prędkości przepływu stali w kadzi pośredniej została sprzężona z procedurą optymalizacyjną, polegającą na znalezieniu optymalnego w sensie Pareto zbioru parametrów geometrycznych kadzi. Obiektem optymalizacji był układ dwóch przegród dolnych i jednej górnej. Obliczenia przy pomocy metody elementów skończonych zrealizowano w układzie dwuwymiarowym. Model symulacji został zbudowany na bazie komercyjnego programu ADINA-F. Kryteria optymalizacji zostały wyrażone poprzez czas przebywania stali w kadzi oraz przez składowe prędkości stali w warstwie powierzchniowej. Użyto kodów opracowanych przez autorów, co pozwoliło na całkowicie automatyczne sprzężenie modułu optymalizującego z programem ADINA-F. W wyniku obliczeń uzyskano zestaw sześciu parametrów geometrycznych, opisujących optymalny układ przegród.

11

An attempt at formulation of ontology for technological knowledge comprised in technical standards

Macioł A., Wrona R., Stawowy A., Macioł P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 3

381-388

EN

The principal function of technical standards is to facilitate exchange of information between various entities taking part in economic activities. Technical standards mainly comprise the basic knowledge from a specific field of technology. A condition for effective use of this knowledge is putting it in some order and creating mechanisms, which will enable searching for and finding of information. Ordering of knowledge is the task of ontology in the sense of information science. The authors’ intention has been building of an ontology, which would enable access to a detailed knowledge comprised in the content of a standard and not only to a symbol used to designate this standard. This should enable designing of a knowledge exploration system solving the technological problems based on the data and rules recorded in numerous standards. The ontology will make basis for further development and extension of foundry knowledge using the results of scientific studies and practical experience. This article presents a concept and principles of ontology formulation for the needs of collecting the technological knowledge. In formulation of ontology the RDF (Resource Description Framework) language, used also as a tool for information representation in the resources of global network (WWW), is utilised. Some examples are given of how to record the knowledge comprised in ASTM standards according to the designed ontology along with examples of the rules used in search for information.

PL

Zasadniczą funkcją norm technicznych jest usprawnienie przepływu informacji pomiędzy uczestnikami wymiany gospodarczej. Normy techniczne zawierają jednak także podstawową wiedzę z określonej dziedziny techniki. Warunkiem efektywnego wykorzystania tej wiedzy jest jej uporządkowanie i stworzenia mechanizmów wyszukiwania informacji. Porządkowanie wiedzy jest zadaniem ontologii w jej informatycznym rozumieniu. Naszym zadaniem jest stworzenie takiej ontologii, która pozwalałyby na udostępnienie szczegółowej wiedzy zawartej w treści normy, a nie tylko jej symbolu. Pozwoli to na skonstruowanie systemu eksploracji wiedzy pozwalajacego na rozwiązywanie problemów technologicznych w oparciu o dane i reguły zapisane w wielu normach. Stworzona ontologia stanowić będzie podstawę do rozbudowy wiedzy odlewniczej w oparciu o wyniki badań naukowych i doświadczenia praktyczne. W artykule przedstawiono koncepcję i zasady formułowania ontologii dla potrzeb gromadzenia wiedzy technologicznej. Do sformułowania ontologii wykorzystano jezyk RDF (Resource Description Framework) stosowany do reprezentacji informacji w zasobach sieci globalnej (WWW). W artykule zaprezentowano przykłady zapisu wiedzy zawartej w normach ASTM w zaprojektowanej ontologii oraz zasady wyszukiwania informacji.

12

Multiscale modeling of microstructure and macroscopic properties in thixoforming process using cellular automation technique

Gawąd J., Macioł P., Pietrzyk M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

549-562

EN

The thixotropy phenomenon is strongly connected with the change of viscosity in time, while the shear rate and temperature are constant. One of the most important challenges in computer modeling of the materials that show such behavior is the proper description of microstructure development. The changes of microstructure during thixoforming processes are crucial to material properties, such as viscosity. Due to different scales of the models, the simultaneous modeling of microstructure development and viscosity property is still difficult. Therefore, the application of multiscale methods may provide the solution of the discussed problem. In this paper the multiscale model is proposed. The cellular automaton (CA) technique is used as microscale model. The main advantage of CA is ability to modeling of global behavior of the system on the basis of local interactions. In this paper the CA technique was applied for modeling of viscosity change and microstructural behavior of thixoformed material. The macroscale model is based on FEM solution of Navier-Stockes equation. The micro- and macroscale models are coupled using CAFE approach.

PL

Zjawisko tiksotropii polega na zmianie lepkości cieczy przy ustalonej prędkości ścinania i temperaturze. W komputerowym modelowaniu zachowania się materiału wykazującego właściwości tiksotropowe (w tym stopów wykorzystywanych w procesach tiksoformingu), jednym z ważniejszych zagadnień jest poprawne opisanie zmian mikrostruktury w czasie. Zmiany te w sposób krytyczny oddziałują na własności makroskopowe materiału w tym przede wszystkim lepkość. Równoczesne modelowanie zmian mikrostruktury i efektów makroskopowych jest utrudnione przede wszystkim ze wzgledu na różnice skal obu tych procesów. Rozwiązaniem tych trudności może być zastosowanie metod modelowania wieloskalowgo. W rozważanym przypadku modelowanie przeprowadzono bazując na połączenia układów równań różniczkowych cząstkowych oraz rozwiązań w skali mikro, wykorzystujących automaty komórkowe. Podstawową zaletą automatów komórkowych jest wykorzystywanie zależności lokalnych do modelowania globalnego zachowania systemu.

13

Mathematical modelling of solidification of iron containing oxygen with the contribution of surface convection

Rejszek R., Macioł P., Wypartowicz J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 4

963-975

EN

Oxygen is the surface active component of steel. Its uneven distribution in the vicinity of solid-liquid boundary during solidification is the reason of surface convection, which, in addition to free (temperature driven) and forced convection is the third mode of heat and mass transfer. This work presents an attempt of mathematical modelling of metal solidification with the contribution of surface convection. The cylindrical sample of iron with free surface of liquid phase contained in crucible was chosen as the calculation domain. This sample was subjected to a slow crystallization with radial heat transfer, at which the oxygen dissolved in liquid iron was accumulated in the region of solid-liquid boundary due to segregation. Oxygen concentration gradient resulted in surface (Marangoni) convective flow. Mathematical model consisted of the equations of continuity, momentum balance, thermal energy balance and oxygen mass balance in convective-diffusive flow. Shear stress resulting from concentration gradient and temperature gradient was introduced as a boundary condition. As a result of numerical calculations, executed by means of ADINA-F® program, the temperature, concentration and velocity fields were determined as a function of time. The Marangoni flow was found to be active generally in opposite direction to thermal convection flow and its action was restricted to small surface area in the neighbourhood of advancing freezing front.

PL

Tlen jest powierzchniowo aktywnym składnikiem stali, a jego nierównomierny rozkład w sąsiedztwie granicy faza stała – faza ciekła powoduje konwekcję powierzchniową, która jest dodatkowym, oprócz konwekcji swobodnej i wymuszonej, sposobem transportu ciepła i masy. W obecnej pracy przedstawiono próbę matematycznego modelowania procesu krzepnięcia metalu z udziałem konwekcji powierzchniowej. Domenę obliczeniową stanowiła cylindryczna próbka ciekłego żelaza o swobodnej powierzchni, znajdującego się w tyglu. Została ona poddana powolnej krystalizacji z radialnym odprowadzeniem ciepła, przy której tlen rozpuszczony w ciekłym żelazie gromadził się przed frontem krzepnięcia na skutek segregacji. Gradient stężenia tlenu powodował konwekcje powierzchniową Marangoniego). Model matematyczny zawierał równanie ciągłości, bilansu pędu, bilansu energii cieplnej i bilansu masy tlenu w przepływie konwekcyjno-dyfuzyjnym. Naprężenie styczne wywołane gradientem stężenia i temperatury zostało wprowadzone jako warunek brzegowy. W wyniku obliczeń numerycznych zrealizowanych za pomocą programu ADINA-F® wyznaczono pola temperatury, stężenia i prędkości w funkcji czasu. Przepływ Marangoniego zachodzi w kierunku przeciwnym do temperaturowego przepływu konwekcyjnego, a jego oddziaływanie ogranicza się do małego fragmentu powierzchni w pobliżu przemieszczającego się frontu krzepnięcia.

14

Modelowanie informacji w zintegrowanym projektowaniu produktów i procesów produkcyjnych

Macioł A., Macioł P.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2004

|

Vol. 24, nr 3 sp

99-108

PL

Celem artykułu jest przedstawienie takiego modelowania informacji projektowej, aby było możliwe jej wykorzystanie w zautomatyzowanych procedurach decyzyjnych i przekazywanie pomiędzy różnymi uczestnikami procesu projektowego, także poprzez Internet. Problem ten przedstawiono na przykładzie doboru technologii wykonania odlewu. W artykule zamieszczono przegląd procedur i narzędzi służących do wspomagania procesów projektowania wyrobu, technologii wytwarzania i organizacji procesu produkcyjnego oraz omówiono problemy związane z wymianą informacji projektowej. Na konkretnym przykładzie rozważono przydatność technologii XML i obiektowych baz danych do modelowania informacji na potrzeby systemu eksperckiego doboru technologii odlewania.

EN

In this paper authors shows, that in present market conditions it is necessary to integrate stages of products, and technologies planning. The most important problem to be solved is creating models of project information. This problem presentation will be based on metal industry example. Authors present two concepts of ontologies that can be used in information modeling for selection of the casting process using an expert system. The first one is based on XML technology and the second on object database. Integrating expert systems with the database or XML documents give them the power of data management features in integrated product and process planning.

15

Zastosowanie metod sztucznej inteligencji w sterowaniu procesem konwertorowym

Macioł P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2003

|

Vol. 70, nr 12

472--477

PL

Celem badań było sprawdzenie możliwości sterowania objętością dmuchu dodatkowego w tlenowym procesie konwertorowym w oparciu o sztuczne sieci neuronowe. Podjęto próbę budowy modeli opartych na regresji liniowej oraz sieciach neuronowych kilku rodzajów. Przetestowane zostały sieci "przesyłające żetony" (Counterpropagation), wielowarstwowe sieci perceptronowe (Multilayer Perceptron) oraz sieci o radialnej funkcji aktywacji (Radial Basis Function). W pracy przedstawione są wyniki badań oraz propozycje ich wykorzystania w przyszłości.

EN

The paper presents possibility of application artificial neural network models for Basic Oxygen Process (BOP) controlling. Models based on linear regression and few types of neural networks were worked out. Neural models were based on Counterpropagation neural network, Multilayer Perceptron neural network and Radial Basis Function network. Research results and suggestions of their future practical application are presented.

16

Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do przewidywania wielkości dodmuchu w procesie konwertorowym

Macioł P.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2001

|

spec. ed.

35-42

EN

One of the most important processes in wor!d's steel production in the basie oxygen process (BOP). The process conditions have great influence on economical results. Nowadays, the control processes basis mainly on two types of static models, equilibrium thermodynamic models or statistical models. Those model disadvantages has caused search for new methods. Current research and applications have focused on the issue of using Artificial Intelligence methods, especially Artificial Neural Network in BOF process control. They can be used in many points of basie oxygen process control. One of them is second blow quantity prediction.

PL

Jednym z kluczowych procesów we współczesnej produkcji stali jest tlenowy proces konwertorowy. W związku z tym parametry tego procesu mają duże znaczenie ekonomiczne. Sterowanie tymi procesami dotychczas realizowano za pomocą modeli statycznych, najczęściej przyjmujących postać równania regresji liniowej wielowymiarowej lub opartych na bilansie materiatowo-cieplnym. Wady tych modeli doprowadziły do poszukiwań innych rozwiązań sterowania tym procesem. Jednym z kierunków jest zastosowanie sztucznej inteligencji, m.in. sztucznych sieci neuronowych. Mogą one znaleźć zastosowanie w wielu elementach systemu sterowania konwertorem tlenowym. W referacie przedstawiona zostanie próba przewidywania parametrów dodmuchu w procesie konwertorowym.