Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Vandaag worden warmteafleiders ontworpen, gemodelleerd en gevalideerd met behulp van simulatiesoftware. Met de toenemende rekenkracht van computers en steeds grotere vermogensdichtheid van componenten is efficiënte, maar ook uniforme koeling een vereiste. De alsmaar kleinere beschikbare ruimte op printplaten zorgt ervoor dat de koeling eveneens kleiner wordt en vaak klantgebonden vormen moet aannemen. Het bedrijf Diabatix NV te Haasrode is in het ontwerp van warmteafleiders een stap verder gegaan door het gebruik van artificiële intelligentie te implementeren. Zo kan door het principe van vallen en opstaan de meest geschikte plaatsing van koelvinnen alsook de specifieke vorm van elke vin gezocht worden. Het bekomen resultaat van deze topologische optimalisatie lijkt op een eilandstructuur waarbij elke vin een eiland voorstelt. Waar de mens tekort komt, komt de computerrekenkracht te hulp. Deze topologisch geoptimaliseerde eilandstructuren worden vervolgens gevalideerd met behulp van CFD-simulaties. Door aannames die gebeuren in de simulaties, is experimentele data nodig. In deze masterproef zijn deze experimentele data bepaald om de modelleringsfouten van de simulaties in kaart te brengen. Deze informatie kan het bedrijf gebruiken als richtwaarden in de gegevensdocumenten van hun producten en voor verdere optimalisatie van hun software. Bij deze validatie worden de opgenomen warmte, thermische weerstand en drukval van de warmteafleider beschouwd. Dat wordt gedaan door meting van het massadebiet van de koelvloeistof en meting van temperaturen van de koelvloeistof en het oppervlak van de warmteafleider. Uit de resultaten blijkt dat de simulaties gevoelig zijn aan kleine afwijkingen tussen model en werkelijkheid, i.e. residuele opbouw en afwijkingen in de vorm van de vinnen. Door de aanname dat de wanden glad zijn in de simulaties kan de berekende drukval lager zijn dan de gemeten waarden. Als deze afwijkingen in rekening gebracht worden, kunnen CFD-simulaties nauwkeurig het gedrag van warmteafleiders in kaart brengen.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

The KU Leuven Solar team battles every two year for the first place in the Bridgestone World Solar Challenge. The team competes for the title in the ‘Challenger’ category, this competition is about speed. For every race they design an ultra-low drag vehicle powered by solar energy. Every year they try to be better than the previous year by strongly focusing on the aerodynamic drag of the vehicle. This is mainly done by CFD-simulations to model the flow around the car and eventually by performing wind tunnel tests. Till now, all CFD-simulations were done without taking into account the wheels to keep the computation time reasonable. The wind tunnel tests are performed with the wheels but they are stationary because the wind tunnel does not have a moving ground available. Because of the significant influence of the wheels on the aerodynamics, this research studies the influence of the rotating wheels on the aerodynamics of the Punch II solar car of the KU Leuven solar team. Driving conditions are modeled with a moving ground and rotating wheels. This situation is compared with a moving ground and stationary wheels. Comparison of these two scenarios makes it possible to study the influence of rotating wheels on the flow of the car. An important aspect of this research is to keep the computational time to a minimum. With a low computational time, it is possible for future Solar teams to model the car with rotating wheels. If this, due to time shortage, is not possible, the team can use the model that is set up in this research to project the results of their simulation/wind tunnel test to a situation with rotating wheels.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Vandaag worden warmteafleiders ontworpen, gemodelleerd en gevalideerd met behulp van simulatiesoftware. Met de toenemende rekenkracht van computers en steeds grotere vermogensdichtheid van componenten is efficiënte, maar ook uniforme koeling een vereiste. De alsmaar kleinere beschikbare ruimte op printplaten zorgt ervoor dat de koeling eveneens kleiner wordt en vaak klantgebonden vormen moet aannemen. Het bedrijf Diabatix NV te Haasrode is in het ontwerp van warmteafleiders een stap verder gegaan door het gebruik van artificiële intelligentie te implementeren. Zo kan door het principe van vallen en opstaan de meest geschikte plaatsing van koelvinnen alsook de specifieke vorm van elke vin gezocht worden. Het bekomen resultaat van deze topologische optimalisatie lijkt op een eilandstructuur waarbij elke vin een eiland voorstelt. Waar de mens tekort komt, komt de computerrekenkracht te hulp. Deze topologisch geoptimaliseerde eilandstructuren worden vervolgens gevalideerd met behulp van CFD-simulaties. Door aannames die gebeuren in de simulaties, is experimentele data nodig. In deze masterproef zijn deze experimentele data bepaald om de modelleringsfouten van de simulaties in kaart te brengen. Deze informatie kan het bedrijf gebruiken als richtwaarden in de gegevensdocumenten van hun producten en voor verdere optimalisatie van hun software. Bij deze validatie worden de opgenomen warmte, thermische weerstand en drukval van de warmteafleider beschouwd. Dat wordt gedaan door meting van het massadebiet van de koelvloeistof en meting van temperaturen van de koelvloeistof en het oppervlak van de warmteafleider. Uit de resultaten blijkt dat de simulaties gevoelig zijn aan kleine afwijkingen tussen model en werkelijkheid, i.e. residuele opbouw en afwijkingen in de vorm van de vinnen. Door de aanname dat de wanden glad zijn in de simulaties kan de berekende drukval lager zijn dan de gemeten waarden. Als deze afwijkingen in rekening gebracht worden, kunnen CFD-simulaties nauwkeurig het gedrag van warmteafleiders in kaart brengen.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Chocolade is een lekkernij waar velen van houden. Zowel op ambachtelijke als op industriële schaal zijn er vele stappen nodig om deze delicatesse te produceren. Het smelten van dit product is een langzaam en complex proces, voor aanzienlijke hoeveelheden kan het tot enkele uren duren. Chocolade bestaat namelijk in verschillende varianten met elk hun unieke combinatie van temperatuursgevoelige ingrediënten. Oververhitting kan ervoor zorgen dat de chocolade sterk visceus en klonterig wordt en de suikerpartikels kunnen karameliseren wat zijn kwaliteit zal doen dalen. Het is echter belangrijk om de chocolade zo snel mogelijk te smelten zonder de smaak en de structuur in gevaar te brengen. Door de beperkte informatie over het smelten van chocolade, was de methodologie om het smeltproces te verbeteren in het verleden vooral gebaseerd op kennis verworven uit empirische waarnemingen. Via experimenten waarin de parameters die de smeltcyclus beïnvloeden gewijzigd worden, kan men hun invloed onderzoeken en optimaliseren. Op industriële schaal verbruikt deze trail-and-error-methode veel hulpmiddelen, zoals tijd en geld. Het ontwikkelen van een computer gebaseerd wiskundig model voor het smeltgedrag van chocolade, biedt een snellere en goedkopere methode aan om dit gedrag te simuleren en de invloeden van mogelijke parameterveranderingen te benaderen. In deze thesis wordt een computer gebaseerd model, ontwikkeld in MATLAB, voorgesteld. Het model maakt gebruik van twee numerieke methoden: de eindige differentie methode (FDM) en de eindige elementen methode (FEM) om de werkelijke smelttijden te benaderen. De beschikbare informatie over de thermische eigenschappen van chocolade en andere materialen, waaruit de smeltketel met watermantel bestaat, werd verzameld. Ook een goede kennis van de thermodynamische wetten, de smeltkinetiek en de mechanismen van warmteoverdracht die optreden bij het smelten van chocolade is primordiaal. Daarnaast wordt ook de verschuivende smeltfront stelling, of het Stefanprobleem, onderzocht om het bewegende smeltende front in de chocolademassa in beeld te brengen. Door het oplossen van de transiënte warmteoverdrachtvergelijkingen in de context van conductie, zijn de temperatuurgradiënten op elke locatie en tijdstap bepaald. Door het gebruik van twee verschillende numerieke methoden zijn twee modellen van de bestaande installatie ontwikkeld. Het eerste model, het FDM model, zal op punt staan na validatie. Het tweede model, het FEM model, bevindt zich nog in een vroeger stadium en kan verder ontwikkeld worden.

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Chocolade is een lekkernij waar velen van houden. Zowel op ambachtelijke als op industri ¨ ele schaal zijn er vele stappen nodig om deze delicatesse te produceren. Het smelten van dit product is een langzaam en complex proces, voor aanzienlijke hoeveelheden kan het tot enkele uren duren. Chocolade bestaat namelijk in verschillende varianten met elk hun unieke combinatie van temperatuursgevoelige ingredi ¨enten. Oververhitting kan ervoor zorgen dat de chocolade sterk visceus en klonterig wordt en de suikerpartikels kunnen karameliseren wat zijn kwaliteit zal doen dalen. Het is echter belangrijk om de chocolade zo snel mogelijk te smelten zonder de smaak en de structuur in gevaar te brengen. Door de beperkte informatie over het smelten van chocolade, was de methodologie om het smeltproces te verbeteren in het verleden vooral gebaseerd op kennis verworven uit empirische waarnemingen. Via experimenten waarin de parameters die de smeltcyclus be¨ınvloeden gewijzigd worden, kan men hun invloed onderzoeken en optimaliseren. Op industri ¨ ele schaal verbruikt deze trail-and-error-methode veel hulpmiddelen, zoals tijd en geld. Het ontwikkelen van een computer gebaseerd wiskundig model voor het smeltgedrag van chocolade, biedt een snellere en goedkopere methode aan om dit gedrag te simuleren en de invloeden van mogelijke parameterveranderingen te benaderen. In deze thesis wordt een computer gebaseerd model, ontwikkeld in MATLAB, voorgesteld. Het model maakt gebruik van twee numerieke methoden: de eindige differentie methode (FDM) en de eindige elementen methode (FEM) om de werkelijke smelttijden te benaderen. De beschikbare informatie over de thermische eigenschappen van chocolade en andere materialen, waaruit de smeltketel met watermantel bestaat, werd verzameld. Ook een goede kennis van de thermodynamische wetten, de smeltkinetiek en de mechanismen van warmteoverdracht die optreden bij het smelten van chocolade is primordiaal. Daarnaast wordt ook de verschuivende smeltfront stelling, of het Stefanprobleem, onderzocht om het bewegende smeltende front in de chocolademassa in beeld te brengen. Door het oplossen van de transi¨ente warmteoverdrachtvergelijkingen in de context van conductie, zijn de temperatuurgradi ¨enten op elke locatie en tijdstap bepaald. Door het gebruik van twee verschillende numerieke methoden zijn twee modellen van de bestaande installatie ontwikkeld. Het eerste model, het FDM model, zal op punt staan na validatie. Het tweede model, het FEM model, bevindt zich nog in een vroeger stadium en kan verder ontwikkeld worden.