Simultaneous Identification of the Thermal Conductivity and Volumetric Heat Capacity of a Substance in the Three-Dimensional Case

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The study of nonlinear problems related to the process of heat transfer in matter is of great practical importance. One of the problems arising in the study of the characteristics of new materials is the problem of simultaneous identification of the temperature-dependent thermal conductivity and volumetric heat capacity of a substance based on the results of experimental observations of the dynamics of the temperature field in an object. Previously, this problem was considered only in the one-dimensional case. Since experimental data are collected from three-dimensional objects, it is important that these studies be carried out for the three-dimensional case as well. In this paper, this problem is considered in the three-dimensional case. The consideration is carried out on the basis of the first boundary value problem for the three-dimensional non-stationary heat equation. The inverse problem of coefficient identification is reduced to a variational problem. The root-mean-square deviation of the calculated temperature field in the sample from its experimental value is chosen as the cost functional. Formulas for calculating the gradient of the cost functional are obtained. The results of the numerical solution of the formulated inverse problem are presented and discussed.

About the authors

V. I Zubov

Federal Research Center "Informatics and Control", Russian Academy of Sciences, Russia; Moscow Institute of Physics and Technology, Russia

Email: vladimir.zubov@mail.ru
Moscow

References

  1. Зверев В.Г., Гольдин В.Д., Назаренко В.А. Радиационно-кондуктивный теплоперенос в волокнистой термостойкой изоляции при тепловом воздействии // Теплофиз. высоких температур. 2008. Т. 46. №1. С. 119–125.
  2. Алифанов О.М., Черепанов В.В. Математическое моделирование высокопористых волокнистых материалов и определение их физических свойств // Теплофиз. высоких температур. 2009. Т. 47. №3. С. 463–472.
  3. Zubov V.I., Gorchakov A.Y., Albu A.F. On the Simultaneous Identification of the Volumetric Heat Capacity and the Thermal Conductivity of a Substance. In: Olenev N., Evtushenko Y., Jacimovic M., Khachay M., Malkova V., Pospelov I. (eds) Optimization and Applications. OPTIMA 2021. Lecture Notes in Computer Science, vol. 13781, p. 207–220. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-22543-7_15
  4. Евтушенко Ю.Г. Оптимизация и быстрое автоматическое дифференцирование. М.: ВЦ им. А.А. Дородницына РАН, 2013. 144 с.
  5. Евтушенко Ю.Г., Зубов В.И. Об обобщённой методологии быстрого автоматического дифференцирования // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2016. Т. 56. №11. С. 1847–1862.
  6. Зубов В.И. Применение методологии быстрого автоматического дифференцирования к решению обратной коэффициентной задачи для уравнения теплопроводности // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2016. Т. 56. №10. С. 1760–1774.
  7. Албу А.Ф., Зубов В.И. Идентификация коэффициента теплопроводности вещества в трёхмерном случае путём решения соответствующей задачи оптимизации // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. №9. С. 1447–1463. https://doi.org/10.31857/S0044466921090040
  8. Албу А.Ф., Евтушенко Ю.Г., Зубов В.И. О выборе разностных схем при решении обратных коэффициентных задач // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2020. Т. 60. №10. С. 1643–1655. https://doi.org/10.31857/S004446692010004X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».