Abstrakt
An Inverse Heat Transfer Problem is solved for a sounding rocket module given its geometry and measured temperature profile. The solution is obtained via moving window optimization, a technique for solving inverse dynamics. An analysis is performed to modify the method to avoid oscillatory behavior of the resulting heat flux profile. The method parameters are tuned in relation to characteristic phases of the flight. Results are presented and correlated with measured flight data. Conclusions are drawn for better experiments for measuring heat flux on a sounding rocket skin.
Cytowania
-
5
CrossRef
-
0
Web of Science
-
5
Scopus
Autorzy (2)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
PLOS ONE
nr 14,
strony 1 - 24,
ISSN: 1932-6203 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2019
- Opis bibliograficzny:
- Dąbrowski A., Dąbrowski L.: Inverse heat transfer problem solution of sounding rocket using moving window optimization// PLOS ONE. -Vol. 14, iss. 6 (2019), s.1-24
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1371/journal.pone.0218600
- Bibliografia: test
-
- Rumsey CB, Lee DB. Measurements of aerodynamic heat transfer on a 15 degree cone-cylinder. Flare configuration in free flight at Mach numbers upto 4.7. Hampton, VA, USA: NASA; 1961. Available from: http://www.dtic.mil/docs/citations/AD0256078.
- Mehta RC. Estimation of aerodynamic heat transfer in free flight at Mach number up to 4.7. Wärme-und Stoffü bertragung. 1986; 20(1):27-31. otwiera się w nowej karcie
- Kimmel R, Adamczak D, Juliano T, Paull A. HIFiRE-5 Flight Test Preliminary Results. In: 51st AIAA Aerospace Sciences Meeting including the New Horizons Forum and Aerospace Exposition. January; 2013. p. 1-16. Available from: http://arc.aiaa.org/doi/10.2514/6.2013-377. otwiera się w nowej karcie
- Tikhonov AN, Arsenin V. Solutions of ill-posed problems. Winston; 1977.
- Beck JVJV, Arnold KJ. Parameter estimation in engineering and science. Wiley; 1977. Available from: https://books.google.pl/books/about/Parameter{_}Estimation{_}in{_}Engineering{_}and.html?id={_} qAYgYN87UQC{&}redir{_}esc=y.
- Denisov AM. Elements of the theory of inverse problems. De Gruyter; 1999. otwiera się w nowej karcie
- Hensel E. Inverse theory and applications for engineers. Prentice Hall; 1991.
- Beck JVJV, Blackwell B, St Clair CR. Inverse heat conduction: ill-posed problems. Wiley; 1985. Avail- able from: https://books.google.pl/books/about/Inverse{_}Heat{_}Conduction.html?id=-1hzLAb{_}ZL0C {&}redir{_}esc=y. otwiera się w nowej karcie
- Alifanov OM. Inverse Heat Transfer Problems. International Series in Heat and Mass Transfer. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg; 1994. Available from: http://link.springer.com/10.1007/978-3- 642-76436-3. otwiera się w nowej karcie
- Alifanov OM, Artiukhin EA, Rumiantsev SV. Extreme methods for solving ill-posed problems with appli- cations to inverse heat transfer problems. Begell House; 1995. otwiera się w nowej karcie
- Ozisik MN, Orlande HRB. Inverse heat transfer: fundamentals and applications. Taylor & Francis; 2000. otwiera się w nowej karcie
- Woodbury KA. Inverse engineering handbook. CRC Press; 2003. Available from: https://www. crcpress.com/Inverse-Engineering-Handbook/Woodbury/p/book/9780849308611. otwiera się w nowej karcie
- Mulcahy JM, Browne DJ, Stanton KT, Chang Diaz FR, Cassady LD, Berisford DF, et al. Heat flux esti- mation of a plasma rocket helicon source by solution of the inverse heat conduction problem. Interna- tional Journal of Heat and Mass Transfer. 2009; 52(9-10):2343-2357. https://doi.org/10.1016/j. ijheatmasstransfer.2008.10.031 otwiera się w nowej karcie
- Li DI, Wells MA. Effect of subsurface thermocouple installation on the discrepancy of the measured thermal history and predicted surface heat flux during a quench operation. Metallurgical and Materials Transactions B. 2005; 36(3):343-354. https://doi.org/10.1007/s11663-005-0064-6 otwiera się w nowej karcie
- Perakis N, Haidn OJ. Inverse heat transfer method applied to capacitively cooled rocket thrust cham- bers. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2019; 131:150-166. https://doi.org/10.1016/j. ijheatmasstransfer.2018.11.048 otwiera się w nowej karcie
- Callens N, Kinnaird A, Dannenberg K, Fittock M, Inga M, Persson O, et al. REXUS/BEXUS-Rocket and balloon experiments for university students. In: 21st ESA Symposium on European Rocket & Balloon Programmes and Related Research. Thun, Switzerland: European Space Agency; 2013. p. 9-13. Available from: http://spaceflight.esa.int/pac-symposium2013/proceedings.htm.
- Grulich M, Koop A, Ludewig P, Gutsmiedl J, Kugele J, Ruck T, et al. SMARD-REXUS-18: Development and verification of an SMA based CubeSat Solar Panel Deployment Mechanism. In: Ouwehand L, edi- tor. 22nd ESA Symposium on European Rocket and Balloon Programmes and Related Research 7-12 June 2015. Tromso, Norway: ESA Communications, ESTEC; 2015. p. 8. otwiera się w nowej karcie
- Davenas A. Solid Rocket Propulsion Technology. Elsevier Science; 1992. otwiera się w nowej karcie
- Ozisik N. Finite Difference Methods in Heat Transfer, Second Edition. CRC Press; 2017. Available from: https://www.taylorfrancis.com/books/9781315121475. otwiera się w nowej karcie
- Guo Z, Lu T, Liu B. Inverse heat conduction estimation of inner wall temperature fluctuations under tur- bulent penetration. Journal of Thermal Science. 2017; 26(2):160-165. https://doi.org/10.1007/s11630- 017-0925-8 otwiera się w nowej karcie
- Felde I. Estimation of Thermal Boundary Conditions by Gradient Based and Genetic Algorythms. Mate- rials Science Forum. 2013; 729:144-149. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.729.144 otwiera się w nowej karcie
- Burggraf OR. An Exact Solution of the Inverse Problem in Heat Conduction Theory and Applications. Journal of Heat Transfer. 1964; 86(3):373. https://doi.org/10.1115/1.3688700 otwiera się w nowej karcie
- Stolz G. Numerical Solutions to an Inverse Problem of Heat Conduction for Simple Shapes. Journal of Heat Transfer. 1960; 82(1):20. https://doi.org/10.1115/1.3679871 otwiera się w nowej karcie
- ASM International Handbook Committee. ASM handbook. ASM International; 1990. Available from: https://www.asminternational.org/news/-/journal{_}content/56/10192/06182G/PUBLICATION. otwiera się w nowej karcie
- Bergman TL, Lavine AS, Incropera FP, DeWitt DP. Fundamentals of heat and mass transfer. 7th ed. Wiley; 2011. Available from: https://www.wiley.com/en-us/Fundamentals+of+Heat+and+Mass +Transfer{%}2C+7th+Edition-p-9780470501979. otwiera się w nowej karcie
- ANSYS Inc. ANSYS ® Academic Research Mechanical, Help System, Coupled Field Analysis Guide; 2018. otwiera się w nowej karcie
- Tesch K, Atherton MA, Karayiannis TG, Collins MW, Edwards P. Determining heat transfer coefficients using evolutionary algorithms. Engineering Optimization. 2009; 41(9):855-870. https://doi.org/10.1080/ 03052150903074239 otwiera się w nowej karcie
- Krawczyk H, Nykiel M, Jerzy Proficz C. Tryton supercomputer capabilities for analysis of massive data streams. Polish Maritime Research. 2015; 3(87):99-104. https://doi.org/10.1515/pomr-2015-0062 otwiera się w nowej karcie
- Quental C, Folgado J, Ambrósio J. A window moving inverse dynamics optimization for biomechanics of motion. Multibody System Dynamics. 2016; 38(2):157-171. https://doi.org/10.1007/s11044-016- 9529-4 otwiera się w nowej karcie
- Nelder JA, Mead R. A Simplex Method for Function Minimization. The Computer Journal. 1965; 7 (4):308-313. https://doi.org/10.1093/comjnl/7.4.308 otwiera się w nowej karcie
- Oliphant TE. Python for Scientific Computing. Computing in Science & Engineering. 2007; 9(3):10-20. https://doi.org/10.1109/MCSE.2007.58 otwiera się w nowej karcie
- Tikhonov AN. Inverse problems in heat conduction. Journal of Engineering Physics. 1975; 29(1):816- 820. https://doi.org/10.1007/BF00860616 otwiera się w nowej karcie
- Dabrowski A, Dabrowski L. Moving window optimization IHTP. Zenodo. 2019 otwiera się w nowej karcie
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
Powiązane datasety
- dane badawcze Sounding rocket temperature and heat transfer data
wyświetlono 334 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
A device for measuring heat flux on a rocket skin surface
- A. Dąbrowski,
- R. Pietruszewska,
- S. Krawczuk
A pore-scale thermo–hydro-mechanical model for particulate systems
- R. Caulk,
- L. Sholtès,
- M. Krzaczek
- + 1 autorów
A procedure for elastoplastic hardening function identification.
- Z. Sikora,
- Y. Ichikawa,
- P. Dziadziuszko