Simulazione e analisi di dati sperimentali realizzati tramite termocamera per determinare i parametri di scambio termico su provini

The following thesis shows the activities carried out during the internship at the Department of Industrial Engineering and Mathematical Sciences (DIISM) of the Università politecnica delle Marche, under the supervision of Professor Marco Rossi. The work involved the design and implementation of a new experimental method capable to characterizing the thermal properties of materials. In the first part of the thesis the principal existing thermal tests are discussed. Those tests are used to identify the thermal parameters of materials. The aim of this work is to find a novel experimental procedure to identify multiple thermal parameters from a single test, overtaking the limitations of the established thermal tests; the idea is using an inverse approach were the experimental test is reproduced using a numerical model, in this case built with the finite element code Ansys. In the second part of this discussion is reported the design of the real test. The geometry of the specimen used and the characteristics of the heating system utilized are reported. In the central part of the thesis the developed method is described.In particular, such method exploits Matlab routines connected with Ansys to perform the inverse identification. The main obtained results are also discussed. In the last part of the work, all the steps required to perform the exeperimental test are detailed. The complete Matlab code is reported in the appendix A.

Nella seguente tesi sono presentate le attività svolte durante il percorso di tirocinio presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale e Scienze Matematiche (DIISM) dell’Università Politecnica delle Marche, sotto la supervisione del Professor Marco Rossi. L’obiettivo della tesi riguarda l’ideazione e la realizzazione di un nuovo metodo sperimentale in grado di caratterizzare le proprietà termiche dei materiali. Nella prima parte della trattazione sono state riportate le principale prove termiche di uso comune, che permettono di definire i parametri termici a partire da opportuni provini dei materiali di interesse. In questo elaborato si cercherà di valutare se è possibile ricavare più parametri termici in un singlo test, superando così le limitazioni proprie delle prove termiche standard; si utilizzerà un approccio inverso di caratterizzazione, in cui la prova sperimentale viene simulata attraverso un codice agli elementi finiti (in questo caso Ansys) e i parametri sono ricavati tramite algoritmi di ottimizzazione. Nella seconda parte della trattazione è riportata la progettazione della prova sperimentale, sono stati delineati la geometria del provino adottato e il sistema di riscaldamento utilizzato. Per far sì che la simulazione sia svolta nella maniera corretta sono necessarie determinate informazioni le quali saranno opportunamente discusse. Nella parte centrale è stato descritto il metodo sviluppato tramite Matlab, messo in comunicazione diretta con Ansys in modo tale da avviare le simulazioni, e elaborare i risultati. In questa sezione vengono anche riportati i risultati ottenuti. Nella parte finale sono stati infine riportati tutti i passi necessari per poter realizzare la prova sperimentale con le varie fasi di montaggio. Il codice Matlab sviluppato è riportato per intero nell’appendice A.