41747 Modellering i materiale- og procesteknologi - varmetransmission og diffusion

2024/2025

Kursusinformation
Modelling in materials and manufacturing engineering - heat transfer and diffusion
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Generel retningskompetence (MSc), Materials and Manufacturing Engineering
Retningsspecifikt kursus (MSc), Materials and Manufacturing Engineering
E4B (fre 8-12)
Campus Lyngby
Forelæsninger og øvelser
13-uger
Bedømmelse af øvelser og rapport(er)
3 individuelle rapporter baseret på øvelser. Helhedsvurdering.
Alle hjælpemidler - med adgang til internettet
7-trins skala , ekstern censur
4222442225417414174541746
Procesteknik 42201/42911/41704/41784. Materialelære svarende til 41681/41650/41659. Matematik svarende til 01035 (evt. sideløbende) N.B.: For studerende, som ikke har forudgående erfaring i grundlæggende programmering i Matlab, gives et en-eftermiddags crash-kursus i grundlæggende Matlab inden kursusstart.
Jesper Henri Hattel , Lyngby Campus, Bygning 425, Tlf. (+45) 4525 4710 , jhat@dtu.dk
Mohamad Bayat , Tlf. (+45) 4525 4734 , mbayat@dtu.dk
41 Institut for Byggeri og Mekanisk Teknologi
http://www.mek.dtu.dk
I studieplanlæggeren
Overordnede kursusmål
Kurset har som overordnet mål at bibringe de studerende en forståelse af og viden om numerisk og analytisk modellering af materiale- og procesteknologi med fokus på støbe- og varmebehandlingsprocesser. De studerende gøres fortrolige med grundlæggende modelleringsmetoder til beregning af temperaturer og koncentrationsprofiler som følge af termisk og masse diffusion. Dette opnås ved at programmere de numeriske metoder selv.
Et gennemgående tema i kurset er beskrivelse af materialeopførslen under processerne v.h.a. både numeriske og analytiske metoder og sammenligning mellem disse som et værktøj til at vurdere de numeriske metoders validitet. De anvendte metoder er generelle og kan anvendes ved analyse af materialeopførsel i.f.m. en lang række processer indenfor materiale- og procesteknologi.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Forklare den grundlæggende natur af temperatur- og koncentrationsprofiler ved varmeledning og diffusion.
  • Forstå varmeledningsligningen såvel som Fick's anden lov i 1D.
  • Anvende numeriske og analytiske metoder til beregning af temperaturer og koncentrationer, generelt
  • Anvende numeriske og analytiske metoder til beregning af temperaturer og koncentrationer i støbning og varmebehandling, specifikt.
  • Bruge Matlab til løsning af partielle differentialligninger
  • Bruge Matlab til løsning af varmeledningsligningen og Fick's anden lov
  • Evaluere numeriske løsningers validitet ved sammenligning med relevante analytiske løsninger
  • Vurdere mulighederne i at løse termiske og diffusive problemer med analytiske og numeriske metoder
Kursusindhold
Forelæsninger:
Numeriske metoder til simulering af termiske materialeprocesser herunder støbning og varmebehandling. Finite volume og finite difference metoderne. Fouriers lov. Termisk modstand. Numerisk løsning af varmeledningsligningen. Eksplicitte og implicitte metoder. Stabilitetsanalyser. Crank-Nicholsons metode. Analytiske løsninger til varmeledningsligningen. Riemann temperatur. Algoritmer for frigivelse af latent varme. Chvorinonvs modullov. Ficks første lov. Diffusiv modstand. Numerisk løsning af Ficks anden lov. Analytiske løsninger for diffusion i.f.m. overfladehærdning og homogenisering.

Øvelser:
Opstilling og programmering af algoritmer til simulering af støbning og varmebehandling
Programmeringssprog: Matlab
Sidst opdateret
02. maj, 2024