Overordnede kursusmål
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. Yderligere vil de studerende lære at koble numeriske
modeller med måledata for at levere digitale tjenester, såsom
avanceret overvågning ved hjælp af virtuelle sensorer,
fejldetektion eller predictiv vedligeholdelse.
Læringsmål
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
- Formuler et simuleringsformål og skitser, hvordan modeller og
data kan bruges til at opfylde formålet
- 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
- Beskriv funktionaliteten i en regulator og implementer
PI-regulatorer i transiente modeller
- 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
Kursusindhold
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 anvende en struktureret modellerings- og simuleringsproces til
at udvikle modeller til forskellige applikationer (herunder
digitale services) 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) og Modelica samt
programmer til at tilgå fluidegenskaber såsom CoolProp eller
Refprop.
De studerende vil arbejde med to gruppeprojekter gennem kurset. Det
første projekt fokuserer på at udvikle en designmodel af en termisk
energiteknologi og vil vurdere indflydelsen af forskellige
designvariable for både kredsproces og komponenter. Det andet
projekt fokuserer på at definere en digital service og udvikle en
passende model, der kan kobles til måledata for at opfylde det
definerede simuleringsformål. Begge projekter skal dokumenteres og
analyseres i en teknisk rapport.
Sidst opdateret
02. maj, 2024