Mathematical modelling of thermal processes in laser and electrothermal technologies

• Main Author: Jankevičiūtė, Gerda
• Other Authors: Čiegis, Raimondas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2010
• Subjects: Mathematics; Mathematical modelling; Numerical methods; Optimization; Parallel algorithms; Matematinis modeliavimas; Skaitiniai metodai; Optimizavimas; Lygiagretieji algoritmai
• Online Access: http://vddb.laba.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2010~D_20100616_124125-84248/DS.005.1.01.ETD

In the dissertation mathematical modelling problems in the design of electrical cables and cable fibres in modern vehicles, and of the heating of metals or semiconductors by ultra short (pico- or femtosecond) laser pulses are investigated. The problems are described by systems of differential equations and are solved by applying numerical methods. The methodology of problems being solved includes the following mathematical modelling steps: description of formulated problems using mathematical models, selection of model parameters, development and analysis of numerical algorithms (analysis of approximation errors, solution stability, convergence and accuracy), implementation of algorithms, application of parallel algorithms, comparison of mathematical experiments with results obtained in real experiments. The following main objectives are formulated for this thesis: to create mathematical models of the heat exchange in cable fibres and numerical algorithms, which will enable the virtual simulation of temperature distribution in electrical cables and optimization of geometric parameters of cables; to create mathematical models of laser impact on metals and their numerical algorithms allowing the modelling of material heating and removal processes. The thesis consists of the following main sections: introduction, three chapters, conclusion chapter, bibliography chapter, a list of the author's publications on the dissertation topic. The introductory section of the thesis... [to full text] === Disertacijoje nagrinėjami elektros kabelių ir kabelių pluoštų projektavimo šiuolaikiniuose automobiliuose, metalų arba puslaidininkių kaitinimo ultratrumpais (piko- arba femtosekundiniais) lazerio impulsais matematinio modeliavimo uždaviniai. Nagrinėjami uždaviniai aprašomi diferencialinėmis lygtimis ir sprendžiami skaitiniais metodais. Nagrinėjamų uždavinių metodiką apima šie matematinio modeliavimo etapai: suformuluotų uždavinių aprašymas matematiniais modeliais, modelių parametrų parinkimas, skaitinių algoritmų sudarymas ir tyrimas (aproksimacijos paklaidų, sprendinio stabilumo, konvergavimo ir tikslumo analizė), algoritmų realizavimas, lygiagrečiųjų algoritmų taikymas, skaičiavimo eksperimentų rezultatų palyginimas su realaus eksperimento rezultatais. Disertacijoje suformuluoti šie pagrindiniai darbo tikslai: sukurti šilumos mainų kabelių pluoštuose matematinius modelius ir skaitinės analizės algoritmus, kurie virtualiojo eksperimento būdu leistų modeliuoti temperatūros pasiskirstymą elektros kabeliuose ir optimizuoti geometrinius laidų parametrus; sukurti lazerio poveikio metalui matematinius modelius ir jų skaitinės analizės algoritmus, leidžiančius modeliuoti medžiagos kaitinimo ir pašalinimo procesus. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autorės publikacijų disertacijos tema sąrašas. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojami darbo tikslai ir... [toliau žr. visą tekstą]