Моделирование температурного отклика системы чугун-бетон при активном тепловом неразрушающем контроле

Статья посвящена математическому моделированию теплофизического эксперимента диагностики затюбингового пространства вертикальной тюбинговой крепи методом синхронной оптической термографии. Представлена постановка и численное решение двумерной краевой задачи нестационарного теплообмена, включающего в себя перенос тепла за счет теплопроводности, естественной конвекции и излучения. Обнаружение дефекта в затюбинговом пространстве осуществляется на основе анализа распределений фазовых характеристик колебаний температуры на доступной для наблюдений границе тюбинга, вычисленных методом цифровой синхронной корреляции. С целью оптимизации процесса активного теплового неразрушающего контроля проведено исследование влияния частоты нагрева, продолжительности нагрева и шума на распределение фазовых характеристик. Для математической обработки зашумленных данных предложен алгоритм, основанный на использовании эталонного распределения температуры на границе тюбинга с бездефектным затюбинговым пространством и включающий в себя фильтр Калмана, процедуру сглаживания Rauch-Tung-Striebel и метод сглаживающих сплайнов с критериальным выбором параметра сглаживания. Эффективность представленного подхода иллюстрируется результатами вычислительных экспериментов.