DEE-54000 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto, 5 op
Heat Transfer of Electromagnetic Systems
Vastuuhenkilö
Risto Mikkonen
Opetus
Toteutuskerta 1: DEE-54000 2015-01
| Opetusmuoto | P1 | P2 | P3 | P4 | Kesä |
|
|
|
|
|
|
|
Suoritusvaatimukset
Tentti sekä hyväksytysti suoritetut harjoitustyöt.
Osasuoritusten pitää liittyä samaan toteutuskertaan
Osaamistavoitteet
Opintojakson suoritettuaan opiskelija tunnistaa, että yksi sähkömekaanisten toimilaitteiden keskeinen ongelma on lämpeneminen. Opiskelija osaa selittää lämmönsiirron mekanismit sekä kykenee luokittelemaan erityyppiset lämmönsiirron tehtävän asettelut. Opiskelijalla on peruskäsitys siitä, kuinka lämmönjohtumisongelmia on mahdollista ratkaista joko analyyttisin tai numeerisin menetelmin. Hän osaa käyttää differenssimenetelmää pienimuotoisten numeeristen ongelmien ratkaisemisessa. Opiskelija tunnistaa luokittelun stationäärin ja epästationäärin tehtävän välillä ja pystyy tulkitsemaan eri ratkaisumenetelmien hyvyyttä. Hän osaa tehdä pienimuotoisia mitoituksia lämpenemän näkökulmasta sähkömagneettisille ja elektronisille järjestelmille.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Lämmönsiirron mekanismit: Johtuminen, konvektio, säteily. Energiatasapaino. | Sähkömagneetin mitoituskriteerit. Jäähdytystopologiat. | Lämmönsiirto kryogeenisella lämpötila-alueella. |
| 2. | Lämmönjohtumisen yleinen osittaisdifferentiaaliyhtälö (ODY): Stationäärin 1D-tilanteen analyyttinen ratkaisu eri koordinaatistoissa. Erityyppisten reunaehtojen tunnistaminen. Lämpöverkkomallien muodostaminen. | Lämmönsiirron tehostamismekanismit. Ripateorian hyödyntäminen. | |
| 3. | Stationääri 2D-johtumisongelma: Differenssimenetelmän hyödyntäminen. Reunaehtojen huomioiminen. | Analyyttisen ratkaisun vaatimukset. Muuttujien erottamisen menetelmä. | Fourier-analyysin perusteet. Lineaarisuuden hyödyntäminen. |
| 4. | Epästationääri johtumisongelma: Kiinteäparametrisen mallin vaatimukset 1D-johtumisongelmassa. Biotin ja Fourier’n lukujen merkitys. | Analyyttisen ratkaisun periaate epästationäärisessä tilanteessa. | Laplace-muunnoksen hyödyntäminen epästationäärisen johtumisongelman ratkaisemisessa. |
| 5. | Numeerinen ratkaisu: Eksplisiitti-nen ja implisiittinen differenssimenetelmä epästationäärisen johtumisongelman ratkaisemisessa. Stabiilisuuskriteerit. | Lineaarisen yhtälöryhmän numeerinen ratkaisu – yleisesitys. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Opintojakson suoritusvaatimuksena on hyväksytysti suoritettu tentti sekä hyväksytyt harjoitustyöt. Hyväksytty tenttisuoritus edellyttää, että opiskelija hallitsee aihepiirin perusterminologian, osaa mallintaa pienimuotoisia lämmönsiirron tehtäviä, sekä pystyy ratkaisemaan yksinkertaisia tapauksia analyyttisesti. Edelleen opiskelijan tulee osata mallintaa hieman suurempia tehtäviä ja kirjoittaa niille differenssimenetelmän mukaiset yhtälöt. Korkeammat arvosanat edellyttävät monimutkaisempien tehtävän asettelujen hahmottamista, mallintamista ja ratkaisumenetelmien hyödyntämistä myös täydentävän ja erityistietämyksen kategorioista.
Arvosteluasteikko:
Opintojaksolla käytetään numeerista arviointiasteikkoa (1-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Heat Transfer, a practical approach, soveltuvin osin | Yunus Cengel | 0-07-115150-8 (ISE) | Kyllä | ||
| Opintomoniste | Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto | Risto Mikkonen | Kyllä |
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| DEE-54000 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto, 5 op | SMG-4200 Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto, 5 op |