A statistical inversion approach for local thermal diffusivity and heat flux simultaneous estimation

Fonseca, Henrique Massard da; Orlande, Helcio R. B.; Fudym, Olivier; Sepúlveda, Francisco V.

doi:10.1080/17686733.2014.947860

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“…In spite of these applications of active IT in wood and bamboo inspection, to the extent of our knowledge, there are no previous works in inversion algorithms for the estimation of thermal parameters in bamboo cylindrical specimens. Nonetheless, active IT and inversion algorithms have provided good results in scenarios such as defect parameter estimation in composites [19], determination of material properties [20], and heat flux estimation [21].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Non-Destructive Infrared Evaluation of Thermo-Physical Parameters in Bamboo Specimens

Ospina-Borras¹,

Benítez-Restrepo²,

Florez-Ospina³

2017

Applied Sciences

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Abstract:The estimation of heat conduction properties has considerable importance in the characterization of bamboo with respect to its potential use as an alternative construction material. Even though traditional methods such as hot plates have successfully measured thermal parameters, like thermal diffusivity and conductivity in bamboo samples, it is still necessary to transform the cylindrical bamboo specimen into a piece with special geometry and size. This requirement makes this method impractical in applications where several bamboo specimens need to be measured in their original cylindrical shape. This paper presents the estimation of thermo-physical parameters k and ρc p in Guadua angustifolia kunth (Guadua a.k.) bamboo through nonlinear least square optimization and infrared thermography. A sensitivity analysis was carried out to determine how the temperature on the bamboo surface is affected by changes in the convection coefficient h, thermal conductivity k, and volumetric heat capacity ρc p . In spite of the nonlinearity and high correlation in the parameters of the inverse heat conduction problem (IHCP), the estimation of such parameters is robust and consistent with those reported in the literature.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Non-Destructive Infrared Evaluation of Thermo-Physical Parameters in Bamboo Specimens

Ospina-Borras¹,

Benítez-Restrepo²,

Florez-Ospina³

2017

Applied Sciences

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“…O desvio-padrão, assim como as características da função de verossimilhança adotada, foram consideradas assumindo que medições reais possam ser obtidas no futuro via câmeras termográficas. Estes equipamentos demonstraram em trabalhos anteriores dos autores e também outros, encontrados na literatura [25,26,44], que os erros em problemas similares ao tratado no presente trabalho tem distribuição Gaussiana, são não correlacionados, com média zero e desvio padrão constante e em torno ou menores do que 𝜎 = 0,05°C. Além disso, este nível de ruído foi também implementado em trabalhos anteriores dos autores, e desta forma, manteve-se o mesmo nível de ruído para comparação com trabalhos envolvendo a estimativa puramente espacial da condutância térmica de contato [25].…”

Section: Resultados E Discussõesunclassified

Estimativa da Variação Temporal de Condutância Térmica de Contato em Placas Termicamente Finas via Método MCMC

Watanabe¹,

Abreu²,

Knupp³

et al. 2022

VETOR

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Este trabalho trata da solução de um problema inverso de condução de calor visando estimar a variação temporal de condutância térmica de contato, num problema unidimensional em um material de duas camadas termicamente finas, aquecidas por meio de um fluxo de calor aplicado na superfície superior e exposto a convecção térmica na superfície inferior. Para a formulação do problema direto, considerando placas termicamente finas, foi utilizado o método Classic Lumped. Esta formulação reduz o problema original em duas equações diferenciais ordinárias acopladas, desta forma, possibilita diminuir o custo computacional necessário para solucionar o problema direto associado, que foi resolvido utilizando a função NDSolve, intrínseca do software Mathematica. Para a solução do problema inverso foi utilizado o método Monte Carlo via Cadeias de Markov, dentro de uma abordagem Bayesiana, aplicando o algoritmo de Metropolis-Hastings. O método foi analisado a partir de medidas simuladas de temperatura e se mostrou capaz para estimar uma função temporal da condutância térmica de contato. Esta metodologia permite levar em conta as incertezas associadas aos parâmetros presentes nos modelos, bem como, àquelas associadas com a estimativa da condutância térmica variando com o tempo, o que não é observado nos métodos voltados para estimativa temporal da condutância térmica de contato encontrados atualmente na literatura.

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“…Balageas et al [86] outlined that the front-face and rear-face pulse experiments are complementary. Additionally, Da Fonseca et al [87] used the so-called statistical inversion approach for the solution of an inverse problem involving the identification of both local thermal diffusivity and local heat flux. They presented experimental results for two heating modes: front-face heating with a laser diode and back-surface heating with electrical resistance [87].…”

Section: Multiple Property Measurement With the Flash Methodsmentioning

confidence: 99%

Modeling and Measuring Thermodynamic and Transport Thermophysical Properties: A Review

et al. 2022

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The present review describes the up-to-date state of the evaluation of thermophysical properties (TP) of materials with three different procedures: modeling (also including inverse problems), measurements and analytical methods (e.g., through computing from other properties). Methods to measure specific heat and thermal conductivity are described in detail. Thermal diffusivity and thermal effusivity are a combination of the previously cited properties, but also for these properties, specific measurement and calculation methods are reported. Experiments can be carried out in steady-state, transient, and pulse regimes. For modeling, special focus is given to the inverse methods and parameter estimation procedures, because through them it is possible to evaluate the thermophysical property, assuring the best practices and supplying the measurement uncertainty. It is also cited when the most common data processing algorithms are used, e.g., the Gauss–Newton and Levenberg–Marquardt least squares minimization algorithms, and how it is possible to retrieve values of TP from other data. Optimization criteria for designing the experiments are also mentioned.

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A statistical inversion approach for local thermal diffusivity and heat flux simultaneous estimation

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Non-Destructive Infrared Evaluation of Thermo-Physical Parameters in Bamboo Specimens

Non-Destructive Infrared Evaluation of Thermo-Physical Parameters in Bamboo Specimens

Estimativa da Variação Temporal de Condutância Térmica de Contato em Placas Termicamente Finas via Método MCMC

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