ارائه مدل حرارتی کوره الکتریکی خلاء مکعبی برای محاسبات بلادرنگ: مدل معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی و اعتبارسنجی تجربی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 دانشیار، دانشکده مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

4 استادیار، دانشکده مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

doi
10.22044/jsfm.2022.11174.3464
چکیده

مدل ریاضی در طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های انتقال حرارت نقش بسزایی دارد. به دلیل وجود مود انتقال حرارت تشعشع در محیط خلاء، رفتار چنین سیستم‌هایی بسیار غیرخطی است. در این مقاله، یک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی غیرخطی جدید برای یک محفظه حرارتی مکعبی خلاء جهت استفاده در محاسبات بلادرنگ، استخراج شده است و اعتبار مدل با استفاده از یک مجموعه تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، یک ورودی مشخص به مدل ریاضی و مجموعه تجربی داده شده که با بخشی از این اطلاعات، پارامترهای سیستم با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک استخراج شده است. سپس، رفتار مدل ریاضی و سیستم تجربی با پارامترهای استخراج شده، در سیکل‌هایی که در بهینه‌سازی از آن‌ها استفاده نشده است، مقایسه شده است. مقایسه‌های انجام شده، صحت مدل ریاضی ارائه شده را نشان می‌دهد. سپس، برای بررسی دقیق‌تر مدل و مشاهده میزان تاثیر پارامترهای مدل بر رفتار سیستم، از روش مونت‌کارلو برای آنالیز حساسیت کلی مدل استفاده شده است. برای این منظور از نمونه‌برداری لاتین‌هایپرکیوب و ضرایب همبستگی رتبه جزئی برای رتبه‌بندی پارامترها استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که ضریب رسانش حرارتی عایق‌ها مهم‌ترین پارامتر تاثیرگذار بر رفتار سیستم است.