Metalurgické procesy často spoléhají na numerické simulace tuhnutí a přenosu tepla. Úspěšná simulace vyžaduje použití vhodných okrajových podmínek. Téma tohoto projektu se zaměřuje na rekonstrukci tepelných okrajových podmínek. Tato úloha je známá jako řešení inverzního problému vedení tepla (se zkratkou IHCP). Teplota je známá pouze v diskrétních místech odpovídajících polohám jednoho nebo více termočlánků zabudovaných v pevném tělese. S použitím teplotních záznamů je možné získat informaci o průběhu součinitele přenosu tepla na povrchu a povchové teploty (nebo tepelného toku). V Laboratoři přenosu tepla a proudění na VUT v Brně, je již mnoho let úspěšně využíván vlastní IHCP řešič, který v sobě kombinuje downhill-simplexovou metodu a Sequential Function Specification metodu. Pro řešení přímé části IHCP je využito line-by-line metody. Navzdory vynikajicím výsledkům získaných s pomocí současného a mnoha lety prověřeného IHCP řešiče, existuje několik problémů, které by bylo vhodné do budoucna konečně odstranit. Stávající řešič je omezen pouze na strukturované pravoúhlé sítě, což často vede nevýhodně na velmi protáhlé objemové elementy. Dále, lineární řešič pomalu konverguje zejména pokud vedení tepla probíhá ve všech směrech nebo pokud jsou fyzikální vlastnosti závislé na teplotě. IHCP úloha musí být řešena na jednoduché geometrii a obvykle pouze se záznamem z jednoho termočlánku. Z toho důvodu bude v projektu vytvořen IHCP řešič v open-source prostředí OpenFOAM. Bude možné počítat úlohy s více termočlánky, úlohy s komplikovanou geometrií, úlohy s velmi teplotně závislými fyzikálními vlastnostmi včetně fázových přeměn a bude možno úlohy řešit paralelně na vícejádrových strojích či clusterech.

Popis anglicky
Goals of the planned visits are to establish a long-term cooperation with the partner institution to find common topics for future cooperation through e.g. LA FWF or LA GACR projects. Within this project, the team will focus on the following partial goals: -Development of the Inverse Heat Conduction Problem (IHCP) into the open-source code OpenFOAM, -Exploitation of existing open-source optimization libraries inside OpenFOAM, -Development of the IHCP solver supporting multiple thermocouples, -Development of the IHCP solver supporting unstructured finite volume grids, -Development of the IHCP solver enabled for parallel computing, -Implementation of source terms to take into account temperature dependent specific heat or phase change etc., -Model test using the real data from the previous measurements, Comparison of results with the direct CFD simulation, -1 publication in a high IF journal.

Klíčová slova
inverzní úloha vedení tepla; víceparametrická optimalizace; OpenFOAM; zdrojový člen; fázová změna; paralelní výpočet; 3D; nestrukturované sítě;

Klíčová slova anglicky
Inverse heat conduction problem, multiparameter optimization, OpenFOAM, source term, phase change, parallel computation, 3D