Método de Regularización Secuencial para la Identificación del Flujo de Calor del Molde durante la Colada Continua Utilizando Técnicas de Solución de Problemas Inversos
Autores: Zhang, Haihui; Zou, Jiawei; Xiao, Pengcheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Problema de conducción de calor inversa bidimensional
Método de regularización
Regularización espacial
Tamaño del paso de tiempo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Se estableció un problema de conducción de calor inverso transitorio bidimensional (2DIHCP) para determinar el flujo de calor del molde utilizando temperaturas observadas. Se utilizó el método de regularización secuencial (SRM) con regularización espacial de orden cero, primero y segundo para resolver el 2DIHCP. Se investigó la precisión del 2DIHCP bajo dos condiciones de prueba estrictas (Caso 1: flujo de calor con variación periódica temporal-espacial, y Caso 2: con variaciones bruscas). Se analizaron los efectos del número de pasos de tiempo futuros, parámetros de regularización, orden de regularización, rejillas discretas y tamaño del paso de tiempo en la precisión del 2DIHCP. Los resultados mostraron que el error relativo mínimo (epred) del flujo de calor predicho del Caso 1 es del 5.05%, 5.39% y 5.88% para la regularización espacial de orden cero, primero y segundo, respectivamente. Los valores correspondientes para el flujo de calor predicho del Caso 2 son 6.31%, 6.30% y 6.36%. Notablemente, la regularización espacial de orden cero y primero tuvo una mayor precisión que la regularización espacial de segundo orden, mientras que la regularización espacial de orden cero fue comparable a la de primer orden. Además, la regularización espacial de primer orden fue más precisa en la reconstrucción del flujo de calor que contiene variaciones espaciales bruscas. El tiempo de CPU del flujo de calor predicho del Caso 2 es de 1.71, 1.71 y 1.70 s para la regularización espacial de orden cero, primero y segundo, respectivamente. Los valores correspondientes para el flujo de calor predicho del Caso 1 son 6.18, 6.15 y 6.17 s. Es notable que la elección del orden de regularización espacial no impacta significativamente el tiempo de cálculo requerido. Por último, el epred mínimo del flujo de calor del Caso 2 con regularización espacial de orden cero es del 7.96%, 6.42% y 7.87% para tamaños de paso de tiempo de 1/fs, 1/2fs y 1/5fs, respectivamente. La precisión del análisis inverso muestra una mejora inicial seguida de una degradación a medida que disminuye el tamaño del paso de tiempo. Se recomienda un tamaño de paso de tiempo de 1/2fs, donde fs denota la tasa de muestreo de temperatura.
Descripción
Se estableció un problema de conducción de calor inverso transitorio bidimensional (2DIHCP) para determinar el flujo de calor del molde utilizando temperaturas observadas. Se utilizó el método de regularización secuencial (SRM) con regularización espacial de orden cero, primero y segundo para resolver el 2DIHCP. Se investigó la precisión del 2DIHCP bajo dos condiciones de prueba estrictas (Caso 1: flujo de calor con variación periódica temporal-espacial, y Caso 2: con variaciones bruscas). Se analizaron los efectos del número de pasos de tiempo futuros, parámetros de regularización, orden de regularización, rejillas discretas y tamaño del paso de tiempo en la precisión del 2DIHCP. Los resultados mostraron que el error relativo mínimo (epred) del flujo de calor predicho del Caso 1 es del 5.05%, 5.39% y 5.88% para la regularización espacial de orden cero, primero y segundo, respectivamente. Los valores correspondientes para el flujo de calor predicho del Caso 2 son 6.31%, 6.30% y 6.36%. Notablemente, la regularización espacial de orden cero y primero tuvo una mayor precisión que la regularización espacial de segundo orden, mientras que la regularización espacial de orden cero fue comparable a la de primer orden. Además, la regularización espacial de primer orden fue más precisa en la reconstrucción del flujo de calor que contiene variaciones espaciales bruscas. El tiempo de CPU del flujo de calor predicho del Caso 2 es de 1.71, 1.71 y 1.70 s para la regularización espacial de orden cero, primero y segundo, respectivamente. Los valores correspondientes para el flujo de calor predicho del Caso 1 son 6.18, 6.15 y 6.17 s. Es notable que la elección del orden de regularización espacial no impacta significativamente el tiempo de cálculo requerido. Por último, el epred mínimo del flujo de calor del Caso 2 con regularización espacial de orden cero es del 7.96%, 6.42% y 7.87% para tamaños de paso de tiempo de 1/fs, 1/2fs y 1/5fs, respectivamente. La precisión del análisis inverso muestra una mejora inicial seguida de una degradación a medida que disminuye el tamaño del paso de tiempo. Se recomienda un tamaño de paso de tiempo de 1/2fs, donde fs denota la tasa de muestreo de temperatura.