Определение граничных условий теплообмена путем решения обратных задач теплопроводности при энергосбережении и повышении энергоэффективности

22 Apr 2021, 15:20
15m
1224 (Lomonosov st. 9)

1224

Lomonosov st. 9

ITMO University
oral Energy Saving and Energy Efficiency Energy Saving and Energy Efficiency

Speakers

николай пилипенко (россия) Aleksey Khalyavin

Description

Энергосбережение и повышение энергоэффективности в Российской Федерации (РФ) является важнейшей задачей. По данным, опубликованным в Государственном докладе [1] Минэкономразвития, энергоемкость российского валового внутреннего продукта превышает мировой уровень на 46%. Снижение энергоемкости и повышение энергоэффективности могут быть достигнуты за счет внедрения современных технологий, разработки новых методов и приборов учета потребления энергетических ресурсов, современных энергоэффективных зданий, теплоизоляционных материалов и ряда других источников.
Данная работа посвящена методам и приборам, использование которых позволяет повысить энергоэффективность объектов потребления энергетических ресурсов. В работах [2-5] рассмотрено решение обратных задач теплопроводности (ОЗТ) по восстановлению граничных условий теплообмена, в частности, нестационарного теплового потока с одновременным уточнением теплофизических свойств материала объекта путем параметрической идентификации дифференциально-разностных моделей (ДРМ) процесса теплопереноса в объекте исследования. Для получения необходимой информации для решения ОЗТ предложен метод и разработаны преобразователи нестационарного теплового потока. ДРМ представляет собой систему обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка относительно вектора состояния. Установлен вид матриц обратных связей, управления и измерения, входящих в ДРМ. Выполнена априорная параметризация и параметрическая идентификация модели теплопереноса. Параметризация предполагает аппроксимацию искомого теплового потока B-сплайнами первого порядка для каждого кусочно-линейного участка. При параметрической идентификации проводится минимизация невязки между модельными и экспериментальными значениями параметров с использованием рекуррентного линейного цифрового фильтра Калмана. С учетом параметризации и параметрической идентификации восстановлен переменный во времени тепловой поток на границе тела и одновременно уточнены его теплофизические свойства, в частности, теплопроводность.
В данной работе дополнительно оценена неопределенность восстановления искомых параметров на основе матрицы Грама. Установлены границы доверительных областей определения искомых параметров на основе функции чувствительности, которые получены путем решения уравнений теплопереноса. Приведены результаты модельных и натурных исследований.

  1. Государственный доклад о состоянии энергосбережения и повышение энергетической эффективности в Российской Федерации. Минэкономразвития. М. 2019г.
  2. Pilipenko, N.V., Gladskikh, D.A. Determination of the heat losses of buildings and structures by solving inverse heat conduction problems//Measurement Techniques, 2014, Vol. 57, No. 2, pp. 181-186.
  3. Плотников А. А., Гладских Д. А. Компьютерный мониторинг систем теплообмена зданий как способ экономии и предотвращения аварийных ситуаций // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. -2007. - №44. - С. 46-48.
  4. Пилипенко Н.В., Гладских Д.А. Нестационарная теплометрия зданий и сооружений // Известия высших учебных заведений. Приборостроение -2011. - Т. 54. - № 12. - С. 74-77.
  5. Пилипенко Н.В., Гладских Д.А. Определение тепловых потерь зданий и сооружений путем решения обратных задач теплопроводности // Измерительная техника -2014. - № 2. - С. 51-53.

Primary authors

Presentation Materials