Zastosowanie algorytmów inteligencji obliczeniowej do wyznaczania właściwości cieplnych materiałów

Abstract

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI RZESZOWSKIEJ 293, Mechanika 88RUTMech, t. XXXIII, z. 88 (1/16), styczeń-marzec 2016, s. 17-35 Rafał GAŁEK 1Zastosowanie algorytmów inteligencji obliczeniowej do wyznaczania właściwości cieplnych materiałów W artykule przedstawiono zasadę pomiaru współczynnika przewodzenia ciepła k oraz dyfuzyjności cieplnej a w stanie periodycznie ustalonym (quasi-ustalonym) z zastosowaniem optymalizacji wykorzystującej algorytm inteligencji obliczeniowej do rozwiązania zagadnienia odwrotnego. Prowadzenie pomiarów w stanie periodycznie ustalonym będącym szczególnym przypadkiem stanu nieustalonego pozwala na uwzględnienie zjawisk akumulacji ciepła, a przy tym umożliwia opis przebiegu czasowego wartości temperatury przy użyciu tylko dwóch wielkości: amplitudy T A i kąta przesunięcia fazowego φ T oscylacji sygnału temperaturowego. Analiza jednowymiarowego przypadku przewodzenia ciepła w tym stanie posłużyła do wyznaczenia zależności pomiędzy T A oraz φT, a szukanymi wartościami właściwości cieplnych materiału k i a. Procedura okazała się odpowiednia do dokładnego odtworzenia wartości przewodności i dyfuzyjności cieplnej w perspektywie nieprzekraczającej 100 generacji działania algorytmu genetycznego przy populacji liczącej 50 osobników. Zaproponowana metoda charakteryzuje się prostą konfiguracją eksperymentalną oraz stosunkowo niską wrażliwością wielkości mierzonych bezpośrednio na błędy systematyczne, jednak dopiero weryfikacja eksperymentalna pozwoli ocenić jej praktyczną przydatność.Słowa kluczowe: pomiary cieplne, przewodność cieplna, dyfuzyjność cieplna, optymalizacja, algorytm genetyczny, stan periodycznie ustalony