Inverse design methods for radiative transfer systems

Daun, Kyle J.; Howell, John R.

doi:10.1016/j.jqsrt.2004.08.012

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“…Además de los métodos iterativos mencionado, en [12] se abordan dos metodologías que prometen perfeccionar un poco la búsqueda de soluciones al diseño. Estas metodologías son las de optimización y la inversa.…”

Section: Método De Optimización E Inversounclassified

“…Cuando el problema es planteado de esta forma, se convierte en un problema "mal planteado" (un problema "bien planteado", debe tener una solución que sea única y al mismo tiempo estable, bajo pequeños cambios en las condiciones de entrada [12]), por el cual no existe una solución analítica por medio de los métodos tradicionales, y por ende es necesaria la regularización [12], [13], [62]. En esta misma referencia [12], se destaca que aunque el método de optimización requiere más iteraciones que el inverso, es muchos más práctico y arroja buenos resultados, pues de igual manera, permite cumplir con las restricciones de diseño establecidas.…”

Section: Método De Optimización E Inversounclassified

“…De manera similar, este artículo expone las diferentes metodologías de diseño utilizadas y encontradas actualmente en la literatura [6], [11], [12][13], las cuales a diferencia de las manejadas normalmente basadas en la experiencia y pericias del diseñador -métodos de ensayo y error que se aproximan a las necesidades establecidas mediante el tanteo de las condiciones del sistema [12], procuran obtener de manera adecuada las condiciones de diseño. Por otro lado, el presente artículo expone igualmente algunos métodos para verificar y caracterizar experimentalmente los perfiles de emisiones de radiación de una superficie determinada (específicamente en los tubos radiantes [14]), como también, algunos modelos y formulaciones numéricas (especificando aquellas que se acoplan a los códigos CFD (Computational Fluids Dynamics)), que permiten obtener de manera aproximada la evolución de éste y otros fenó-menos en conjunto, y que por ende actualmente son una fuente importante de estudio debido principalmente a la posibilidad que ofrecen al reducir los costos y tiempos experimentales necesarios para caracterizar un equipo, y más aún en sistemas como los tubos radiantes [15], [16] donde convergen una gran diversidad de fenómenos térmicos y fluido-dinámicos.…”

Section: Introductionunclassified

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La radiación infrarroja como mecanismo de transferencia de calor de alta calidad en procesos de calentamiento

2012

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En este artículo se pretende abordar la radiación infrarroja como un mecanismo principal de transferencia de calor de alta calidad en diferentes procesos de calentamiento, resaltar la pertenencia y problemática en el uso, la caracterización y el diseño de las tecnologías propias accionadas por sistemas de combustión. Para esto, se resume su fenomenología, sus definiciones, suposicionesy soluciones; se abordan algunos métodos numéricos utilizados para la solución de la ecuación de transferencia de radiación (Radiative TransferEquation (RTE)) y el acoplamiento de éstos a los códigos CFD (ComputationalFluids Dynamics); como también los tipos de equipos radiantes utilizados con mayor frecuencia, en especial los tubo radiantes; al igual que ciertas metodologíasexperimentales usadas para caracterizar los sistemas radiantes, y algunas metodologías de diseño. Se encontró, que el modelo del flux y el de transferencias discretas son pertinentes para darle solución al fenómeno con ayuda de los códigos CFD, como también, que el elemento de medición principalmente utilizado en las mediciones experimentales es el radiómetro; y que la metodología de diseño más práctica puede ser la optimización.

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Section: Método De Optimización E Inversounclassified

Section: Introductionunclassified

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La radiación infrarroja como mecanismo de transferencia de calor de alta calidad en procesos de calentamiento

2012

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“…This condition could not be realized in practical furnaces. So, these regions were usually taken to be adiabatic, impairing the solution quality (7) .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…The methods that belong to the former groups and applied to design the radiant-dominant thermal systems include conjugate gradient method, Levenberg-Marquart and Newton's methods (7)- (10) . The later methods include genetic algorithms, simulated annealing and tabu search.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Optimal Boundary Design of Radiant Enclosures Using Micro-Genetic Algorithm (Effects of Refractory Properties and Aspect Ratio of Enclosure on Heaters Setting)

Ali

Maruyama

Mansouri

et al. 2008

JTST

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This study presents an optimization methodology for finding the heaters setting that produce a desired heat flux and temperature distribution over a region of the enclosure surface, called the design surface. Radiation element method by ray emission model (REM 2 ) was used to calculate the radiative heat flux on the design surface, which enable us to handle reflecting surfaces. Micro-genetic algorithm was used to minimize an objective function, which was expressed by the sum of square error between estimated and desired heat fluxes on the design surface. The novel features of this methodology were demonstrated by finding the optimal heaters setting of a three dimensional enclosure for three aspect ratio. The effects of refractory properties have been studied as well.

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Nongray inverse boundary design problems in enclosures at radiative equilibrium

Amiri

Lari

2019

Heat Trans. Asian Res.

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In this paper, an inverse analysis is used to find an appropriate heat flux distribution over the heater surface of radiant enclosures, filled with nongray media at radiative equilibrium from the knowledge of desired (prespecified) temperature and heat flux distributions over the given design surface. Regular and irregular 2D enclosures filled with nongray combustive gas products are considered. Radiation is considered the dominant mode of heat transfer and the medium temperature is obtained from the energy equation. To evaluate the nongray behavior of the participating gases properly, the spectral‐line weighted‐sum‐of‐gray‐gases (SLW) model with updated correlations is used. The dependence of absorption coefficients and the weights of the SLW model on the temperature of the medium makes the inverse problem nonlinear and difficult to handle. Here, the inverse problem is formulated as an optimization problem and the Levenberg‐Marquardt method has been used to solve it. The finite volume method is exploited for the discretization of the energy equation and the spatial discretization of the radiative transfer equation (RTE). The discrete ordinates method (TN quadrature) is used for the angular discretization of RTE. Five test cases, including homogeneous and inhomogeneous media, are investigated to prove the ability of the present methodology for achieving the desired conditions.

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Inverse design methods for radiative transfer systems

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La radiación infrarroja como mecanismo de transferencia de calor de alta calidad en procesos de calentamiento

La radiación infrarroja como mecanismo de transferencia de calor de alta calidad en procesos de calentamiento

Optimal Boundary Design of Radiant Enclosures Using Micro-Genetic Algorithm (Effects of Refractory Properties and Aspect Ratio of Enclosure on Heaters Setting)

Nongray inverse boundary design problems in enclosures at radiative equilibrium

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