Enfoque basado en datos LBM-MHD para predecir la transferencia de calor convectiva de Rayleigh-Bénard mediante el algoritmo de Levenberg-Marquardt
Autores: Himika, Taasnim Ahmed; Hasan, Md Farhad; Molla, Md. Mamun; Khan, Md Amirul Islam
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Enfoque basado en datos LBM-MHD para predecir la transferencia de calor convectiva de Rayleigh-Bénard mediante el algoritmo de Levenberg-Marquardt
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Estudio
Método de Boltzmann en la red
Magnetohidrodinámica
Transferencia de calor
Convección de Rayleigh-Bénard
Número de Nusselt
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo considerar datos del método de Boltzmann de red (LBM)-magnetohidrodinámica (MHD) para desarrollar ecuaciones que predigan cuantitativamente la tasa promedio de transferencia de calor. El enfoque actual considera una cavidad rectangular 2D con paredes laterales adiabáticas, donde la pared inferior se calienta mientras que la superior se mantiene fría. Se consideró la convección de Rayleigh-Bénard (RB) como un fenómeno de transferencia de calor dentro de la cavidad. El número de Hartmann (), variando el ángulo de inclinación (), se consideró en el desarrollo de las ecuaciones al tener en cuenta los parámetros de entrada, a saber, los números de Rayleigh (), los números de Darcy () y la porosidad () de la cavidad en diferentes segmentos. Cada segmento considera un enfoque basado en datos para calibrar el algoritmo de Levenberg-Marquardt (LM), que está altamente vinculado con el método de aprendizaje automático de red neuronal artificial (ANN). Se han realizado validaciones separadas en secciones correspondientes para mostrar la precisión de las ecuaciones. En general, los coeficientes de determinación () se encontraron dentro del rango de 0.85 a 0.99. Los hallazgos significativos de este estudio presentan ecuaciones matemáticas para predecir el número de Nusselt promedio (). Las ecuaciones pueden utilizarse para predecir cuantitativamente la transferencia de calor sin simular directamente LBM. En otras palabras, las ecuaciones pueden considerarse métodos de validación para cualquier modelo LBM-MHD, que considere la convección de RB dentro del rango de los parámetros en cada ecuación.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo considerar datos del método de Boltzmann de red (LBM)-magnetohidrodinámica (MHD) para desarrollar ecuaciones que predigan cuantitativamente la tasa promedio de transferencia de calor. El enfoque actual considera una cavidad rectangular 2D con paredes laterales adiabáticas, donde la pared inferior se calienta mientras que la superior se mantiene fría. Se consideró la convección de Rayleigh-Bénard (RB) como un fenómeno de transferencia de calor dentro de la cavidad. El número de Hartmann (), variando el ángulo de inclinación (), se consideró en el desarrollo de las ecuaciones al tener en cuenta los parámetros de entrada, a saber, los números de Rayleigh (), los números de Darcy () y la porosidad () de la cavidad en diferentes segmentos. Cada segmento considera un enfoque basado en datos para calibrar el algoritmo de Levenberg-Marquardt (LM), que está altamente vinculado con el método de aprendizaje automático de red neuronal artificial (ANN). Se han realizado validaciones separadas en secciones correspondientes para mostrar la precisión de las ecuaciones. En general, los coeficientes de determinación () se encontraron dentro del rango de 0.85 a 0.99. Los hallazgos significativos de este estudio presentan ecuaciones matemáticas para predecir el número de Nusselt promedio (). Las ecuaciones pueden utilizarse para predecir cuantitativamente la transferencia de calor sin simular directamente LBM. En otras palabras, las ecuaciones pueden considerarse métodos de validación para cualquier modelo LBM-MHD, que considere la convección de RB dentro del rango de los parámetros en cada ecuación.