41417 Digitalisering af Termiske Energiteknologier – Modellerings- og Simuleringsmetoder

2024/2025

Kursusinformation
Digitalization of Thermal Energy Technologies – Modelling and Simulation Methods
Engelsk
5
Kandidat
Retningsspecifikt kursus (MSc), Mechanical Engineering
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy Technologies
Teknologisk specialisering (MSc), Mechanical Engineering
Teknologisk specialisering (MSc), Sustainable Energy
E1B (tors 13-17)
Campus Lyngby
Kurset undervises som et ”flipped class room” kursus, hvor den teoretiske viden, der er nødvendig for at gennerføre projektarbejdet, vil blive præsenteret i en række online instruktionsvideoer og skriftligt materiale, mens timerne bruges til øvelser, gruppearbejde og peer-feedback-sessioner
13-uger
E1B
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
2 grupperapporter og en individuel mundtlig eksamen. Helhedsvurdering.
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , intern bedømmelse
41401/41045.41814.41312 , Det forventes at de studerende har en baggrund indenfor anvendt termodynamik og kendskab til varmetransmission og fluid mekanik
Jonas Kjær Jensen , Lyngby Campus, Bygning 403, Tlf. (+45) 4525 1968 , jkjje@dtu.dk
Wiebke Meesenburg , Tlf. (+45) 4525 4118 , wmeese@dtu.dk
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
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