view in publisher's site

Estimation of distributed thermal boundary based on fuzzy clustering of temperature observable points

Highlights•The reasonable selection scheme of temperature measurement points is studied.•A selection mechanism of measurement points based on fuzzy clustering is established.•Results show the clustering scheme can reasonably select measurement points.AbstractIn the inverse heat transfer problem, the reasonable allocation and placement of temperature measurement points is the key to the successful retrieve of thermal condition. For the inverse problems of heat transfer process with irregular heat transfer domain, the reasonable selection scheme of representative measurement points in temperature observable space is studied in this paper, and a selection mechanism of representative temperature measurement points based on fuzzy clustering technology is established. Firstly, based on dynamic response coefficients of heat transfer system, the characteristic vectors of temperature observable points to thermal boundary conditions of heat transfer system is constructed, and then the fuzzy partition of temperature observable domain is conducted by the fuzzy c-means (FCM) clustering of temperature characteristic vector. Furthermore, the categories of observable points are clearly defined by the defuzzification according to the principle of maximum membership degree. The spatial location of representative measurement points can be determined according to the shortest distance principle between the clustering center and the temperature observable points. Based on the obtained representative measurement points and the model predictive estimation algorithm, the estimation of the distributed thermal boundary conditions in heat transfer process with irregular heat transfer domain is realized. The validity of the above optimal placement scheme is verified by numerical simulation experiments, and comparison with the uniform measurement point allocation scheme is also conducted. The results show that the estimation results based on clustering of observable points are significantly better than those based on the uniform measurement point allocation scheme. In addition, under the same estimation accuracy, the established allocation scheme of the measurement points in this paper significantly reduces the dependence of the estimation results on the number of measurement points.

تخمین مرز حرارتی توزیع‌شده براساس خوشه‌بندی فازی نقاط قابل‌مشاهده دما

نقاط برجسته طرح انتخاب منطقی نقاط اندازه‌گیری دما مورد مطالعه قرار گرفته‌است. یک مکانیزم انتخاب نقاط اندازه‌گیری براساس خوشه‌بندی فازی ایجاد شده‌است. در مساله انتقال حرارت معکوس، تخصیص و قرار دادن منطقی نقاط اندازه‌گیری دما، کلید بازیابی موفق شرایط حرارتی است. در این مقاله برای مسایل معکوس فرآیند انتقال حرارت با حوزه انتقال حرارت نامنظم، طرح انتخاب منطقی نقاط اندازه‌گیری نماینده در فضای قابل‌مشاهده دما مورد مطالعه قرار گرفته‌است، و یک مکانیزم انتخاب نقاط اندازه‌گیری دمای نماینده براساس تکنولوژی خوشه‌بندی فازی ایجاد شده‌است. ابتدا براساس ضرایب پاسخ دینامیکی سیستم انتقال حرارت، بردارهای مشخصه نقاط قابل‌مشاهده دما به شرایط مرزی حرارتی سیستم انتقال حرارت ساخته می‌شود و سپس پارتیشن بندی فازی دامنه قابل‌مشاهده دما توسط خوشه‌بندی فازی c - means (FCM)بردار مشخصه دما انجام می‌شود. علاوه بر این، دسته‌های نقاط قابل‌مشاهده به وضوح با غیر فازی سازی مطابق با اصل حداکثر درجه عضویت تعریف می‌شوند. مکان فضایی نقاط اندازه‌گیری نماینده را می توان با توجه به اصل کوتاه‌ترین فاصله بین مرکز خوشه‌بندی و نقاط قابل‌مشاهده دما تعیین کرد. براساس نقاط اندازه‌گیری نمونه به‌دست‌آمده و الگوریتم تخمین پیش گویانه مدل، تخمین شرایط مرزی حرارتی توزیع‌شده در فرآیند انتقال حرارت با حوزه انتقال حرارت نامنظم محقق می‌شود. اعتبار طرح جایابی بهینه بالا با آزمایش‌های شبیه‌سازی عددی تایید می‌شود و مقایسه با طرح تخصیص نقطه اندازه‌گیری یکنواخت نیز انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که نتایج تخمین مبتنی بر خوشه‌بندی نقاط قابل‌مشاهده به طور قابل‌توجهی بهتر از نتایج مبتنی بر طرح تخصیص نقطه اندازه‌گیری یکنواخت هستند. علاوه بر این، تحت همان دقت تخمین، طرح تخصیص تثبیت‌شده نقاط اندازه‌گیری در این مقاله به طور قابل‌توجهی وابستگی نتایج تخمین به تعداد نقاط اندازه‌گیری را کاهش می‌دهد.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
  • مقاله Condensed Matter Physics
  • ترجمه مقاله Condensed Matter Physics
  • مقاله فیزیک ماده چگال
  • ترجمه مقاله فیزیک ماده چگال
  • مقاله Fluid Flow and Transfer Processes
  • ترجمه مقاله Fluid Flow and Transfer Processes
  • مقاله جریان سیال و روندهای انتقال
  • ترجمه مقاله جریان سیال و روندهای انتقال
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.