Temperatuurmodellen

Temperatuurmodellen zijn wiskundige of computationele representaties van de temperatuur in een systeem, gebied of proces. Ze worden gebruikt om temperatuurverdelingen en veranderingen te voorspellen, warmteoverdrachten te analyseren en ontwerpkeuzes te ondersteunen. Modellen variëren van eenvoudige analytische formules tot uitgebreide numerieke simulaties.

Er bestaan verschillende typen temperatuurmodellen. Klimaat- en weersmodellen, zoals algemene circulatiemodellen en regionale modellen, projeteren wereldwijde of regionale temperatuurtrends. Bouwkundige en industriële modellen simuleren de temperatuur in gebouwen, apparaten en processen, terwijl materialen- en energietransportmodellen de interactie tussen warmtecapaciteit, geleidbaarheid, straling en emissiviteit beschrijven.

Methoden omvatten de oplossingsopties van de warmtevergelijking met analytische formules of numerieke methoden zoals eindige-verschillen en eindige-elementen, aangevuld met vereenvoudigde lumped-parameterbenaderingen en, in toenemende mate, data-gedreven benaderingen met machine learning. Invoer omvatten begin- en randvoorwaarden, materiaaleigenschappen, omgevingsvoorwaarden en externe warmtebronnen of -afvoer.

Validatie vindt plaats door vergelijking met meetgegevens, gevoeligheidsanalyse en onzekerheidskwantificatie. Beperkingen hangen samen met modelstructuur, parameteronzekerheid, resolutie en vereenvoudigingen die de nauwkeurigheid beïnvloeden.

Toepassingen variëren van ontwerp en optimalisatie van gebouwen en HVAC-systemen tot stadsplanning, klimaatvoorspelling en procesbeheersing in industrie. Voorbeelden zijn schattingen van gebouwgerelateerde warmteverliezen, beoordeling van hitte-eilanden en projecties van regionale klimaatveranderingen.