Digitale løsninger som fx digitale tvillinger forventes at spille en central rolle i realiseringen af den fremtidige energisektor, i form fx ”smart grids” og ”smarte cities” såvel som i den industrielle sektor, med implementering af industri 4.0. Udviklingen af numeriske modeller, der er konceptuelt, fysisk og matematisk konsistente og skræddersyet til den specifikke anvendelse er en hjørnesten i den type digitalisering.

Kursets formål er at give de studerende erfaring med at udvikle numeriske modeller af komplekse termiske energiteknologier såsom: varmepumper, organic Rankine cycles, kølesystemer, gasturbiner og industrielle procesanlæg. Yderligere, vil de studerende lære at anvende disse modeller til at simulere og analysere de pågældende teknologier. En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Udvikle modeller af komplekse termiske energiteknologier ved at anvende en systematisk modeludviklingsproces
• Vurdere den konceptuelle og numeriske validitet af de udviklede modeller
• Designe og evaluere termiske energiteknologier ved hjælp af simuleringer af de udviklede modeller
• Implementere forskellige modelkompleksiteter, såsom: design, drift og transiente modeller
• Udvælge den passende modelkompleksitet
• Implementere forskellige metoder til at modeller komponentkarakteristikker, dvs. empiriske eller ”first principle” og ”lumped” eller distribuerede modeller
• Udvælge en passende metode til at modelle komponentkarakteristika
• Bruge egnede simuleringsprogrammer til at simulere termiske energiteknologier
• Anvende numeriske metoder til løsning af lignings systemer af algebraiske, differential- og differential-algebraiske ligninger
• Give konstruktiv tilbagemelding på medstuderendes rapporter og præsentationer

Kurset fokuserer på anvendelsen af modellerings og simulerings systematik for at sikre udviklingen af modeller, der er konceptuelt, fysisk og matematisk konsistente. De studerende lærer at udvikle modeller af forskellige kompleksiteter, så som: design, drift og transiente modeller og vil yderligere lære at udvælge en passende modelkompleksitet.

De studerende vil blive introduceret til principperne bag forskellige numeriske løsere som Newton-Raphson og Runge-Kutta og den praktiske anvendelse af disse. Yderligere får de studerende praktisk erfaring i brugen af simuleringsprogrammer, der er egnet til simulering af termiske energiteknologier. En introduktion vil blive givet til Engineering Equation Solver (EES), Modelica og Dynamic Network Analysis (DNA) samt programmer til at tilgå fluidegenskaber såsom CoolProp eller Refprop.

De studerende vi gennem hele kurset arbejde på et gruppeprojekt, hvor de vil udvikle en model af en termisk energiteknologi med stigende kompleksitet. En design model vil vurdere påvirkningen af forskellige kredsproces og komponent parametre. En drift model vil vurdere påvirkningen af drift betingelser og kontrolstrategier og til sidst vil en transient model vurdere systemets dynamiske respons og drift. 01. maj, 2021