تخمین معکوس ضریب انتقال حرارت در مرز فلز- قالب در انجماد دوبعدی آلیاژ al- 5%si با استفاده از الگوریتم pso

در تحقیق حاضر، آنالیز هدایت حرارتی معکوس به منظور تخمین ضریب انتقال حرارت مرز فلز- قالب (ihtc)، در فرآیند انجماد دو جهتی ارائه می شود. به دلیل وجود شرایط مرزی غیر خطی، تغییر فاز در داخل فلز و شار حرارتی مجهول در دو مرز فلز- قالب و فلز- نسوز، مساله انتقال حرارت معکوس (ihcp)، کاملا غیر خطی است. در این تحقیق، با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جمعیت ذره ای (pso) برای حل مسئله معکوس، ihtc با دو پروفیل نمایی تخمین زده شده است، که در حالت اول ihtc فقط وابسته به زمان (شامل چهار پارامتر مجهول) در نظر گرفته شده و در حالت دوم در دیواره عمودی سمت راست قالب وابستگی به زمان و ارتفاع ، به طور همزمان لحاظ شده است (شامل شش پارامتر مجهول). دماهای تخمینی با حل عددی مساله مستقیم انجماد دو بعدی به روش fdm و با فرض معلوم بودن کلیه خواص و پارامترها به دست می آیند. تغییر فاز در داخل فلز در طول انجماد توسط روش آنتالپی کنترل می شود. در حل مسئله با چهار پارامتر مجهول، تاریخچه دمایی از چهار سنسور قرار گرفته درون مذاب، قالب و نسوز به دست آمده و در حالت شش پارامتری تعداد سنسورها به هشت عدد افزایش یافته است. برای تایید آنالیز معکوس به کار رفته، شبیه سازی آزمایش با نویز افزودنی گوسی (99% حد اطمینان) صورت گرفته است. دماهای شبیه سازی شده وارد الگوریتمpso شده و با استفاده از تابع هدف تعریف شده برای این الگوریتم بهترین تخمین برای تمامی پارامترهای نامعلوم به دست آمده و بالاترین برازندگی حاصل می شود. پارامترهای تخمینی برای دو حالت دقیق و با نویز به دست می آیند، در حالت دقیق داده های به دست آمده دقت قابل ملاحظه ای در قیاس با مقادیر از پیش تعیین شده دارند و در حالت نویزی اندکی انحراف نسبت به مقادیر دقیق را نشان می دهند. همچنین هنگامی که تاثیر ارتفاع بر میزان انتقال حرارت از دیواره نسوز در نظر گرفته می شود مقدار مجموع مربعات خطا کاهش می یابد که بیان گر افزایش دقت تخمین می باشد. نتایج حاصل از مقایسه پارامترهای تخمینی و پارامترهای از پیش انتخاب شده بیانگر کارآیی و سرعت الگوریتم بهینه سازی جمعیت ذره ای در حل مسائل مختلف بهینه سازی حتی با توابع غیر خطی چند پارامتری و مالتی مودال می باشد. واژه های کلیدی: آنالیز انتقال حرارت معکوس، ضریب انتقال حرارت مرزی، دماهای شبیه سازی شده، الگوریتم بهینه سازی جمعیت ذره ای.