دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 54 9 2022 11 22 Evaluating the fast method based on proper orthogonal decomposition for radiative heat transfer in a participating medium ارزیابی روشی سریع مبتنی بر تجزیه متعامد بهینه برای مطالعه انتقال حرارت تابشی در محیط فعال 2175 2174 4931 10.22060/mej.2022.21069.7377 FA محسن نیکنام شارک دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران. 0000-0002-3114-6278 علی صفوی نژاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران. 0000-0002-3114-6278 محمد کاظم مویدی دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه قم، قم، ایران. 0000-0003-4016-1557 Journal Article 2022 02 12 The radiative transfer equation models the thermal radiation in a participating medium. Except in specified cases, there is no analytical solution for this equation. Solving the radiative transfer equation with numerical methods is usually time-consuming. This work presents a fast method based on proper orthogonal decomposition to solve the radiative transfer equation. Some variables are selected as independent parameters. The radiative transfer equation for the specified value of these parameters is solved using the discrete ordinates method, and the system responses form the snapshot matrix. The matrix is decomposed singular value decomposition as a product of three matrices. Due to the magnitude of singular values, only a few first columns of these matrices are selected. As a result, the degrees of freedom of the original system are decreased, and a reduced-order model is created. Employing the radial basis functions, the system response, corresponding to any arbitrary input vector (independent parameters), can be approximated with high speed. The results show that the reduced-order method has high accuracy compared to the numerical solution. The complexities of the system do not affect the reduced-order method. Regardless of the characteristics of the medium (the value of independent parameters), the solution time is the order of 0.02 seconds. برای مطالعه انتقال حرارت تابشی در محیط فعال، باید معادله انتقال تابش حل شود. جز در مواردی خاص، حل تحلیلی برای این معادله وجود ندارد. حل آن با روش های عددی نیز معمولاً زمان‎بر است. در مسائل انتقال حرارت ترکیبی تابش-هدایت یا تابش-جابهجایی، و مسائل معکوس انتقال حرارت، معادله انتقال تابش باید چندین بار حل شود. بنابراین، زمان حل این معادله مهم است. در این تحقیق، روشی سریع مبتنی بر تجزیه متعامد بهینه برای حل معادله انتقال تابش ارائه می‎گردد. تعدادی از خواص (مانند: گسیلندگی مرزها، ضریب جذب و انحراف محیط) به عنوان پارامترهای مستقل انتخاب می شوند. معادله انتقال تابش برای حالت‎های خاصی از این پارامترها، با استفاده از روش راستاهای مجزا حل شده، و پاسخ‎های سیستم، ماتریس نمایه را تشکیل می دهند. با استفاده از تجزیه مقادیر تکین، این ماتریس به صورت حاصل‎ضرب سه ماتریس تجزیه می گردد. با توجه به بزرگی مقادیر تکین، فقط ستون‎های خاصی از این ماتریس‎ها، انتخاب می شوند. در نتیجه، درجات آزادی سیستم اصلی کاهش یافته و یک مدل رتبه‎کاسته ایجاد می گردد. با استفاده از درونیابی توابع پایه شعاعی به ازای هر بردار ورودی دلخواه (شامل پارامترهای مستقل)، می توان پاسخ سیستم را با سرعت بالایی تقریب زد. نتایج نشان می‎دهد مدل رتبه‎کاسته در مقایسه با حل عددی دقت بالایی دارد. پیچیدگی های سیستم در مدل رتبه‎کاسته تأثیری نداشته، و فارغ از ویژگی‎های محیط (مقدار پارامترهای مستقل)، زمان حل از مرتبه 0/02 ثانیه است.

https://mej.aut.ac.ir/article_4931_8c53d30ad023ce50140181f713059ddf.pdf