Doctorandus/a PhD student

Naam: Tianfeng Hou

Promotie / Defence

When: 18/09/2020 17:00
Language: en

Where: Justus Lipsiuszaal, 08.16, Blijde-Inkomststraat 21, 3000 Leuven

Promotor / Supervisor

  • Prof. dr. ir. Hans Janssen (promotor)
  • Prof. dr. ir. Gustaaf Roels (co-promotor)

Samenvatting van het onderzoek / Summary of Research

In de bouwfysica worden vaak deterministische simulaties toegepast voor de evaluatie van hygrothermische prestaties.  Omdat vele van de betrokken parameters echter onderhevig zijn aan belangrijke onzekerheden moet een probabilistische aanpak, die toelaat om de onzekerheden van de resultaten te begroten, verkozen worden. Echter, wanneer een  betrouw­baar resultaat vereist is, dan vraagt zulk een probabilistische methode, vaak gebaseerd op Monte Carlo, om veel herhalin­gen van de deterministische basissimulatie, en dat leidt tot een grote rekenkost wanneer die basissimulatie tijdsintensief is.  Daarom, om de rekentijd nodig voor de probabilistische evaluatie van hygrothermische prestaties zo beperkt mogelijk te houden, streeft dit onderzoek naar twee doelen: (1) het gebruik van een efficiënte strategie die het aantal Monte Carlo ba­sissimulaties reduceert; (2) de toepassing van een metamodel dat de rekentijd voor de basissimulatie zelf reduceert.

Deze thesis spitst zich eerst toe op het gebruik van quasi-Monte Carlo voor de probalistische evaluatie van hygrothermi­sche prestaties, omdat deze potentieel de standaard Monte Carlo method kan overtreffen.  Dit eerste deel start met een literatuuronderzoek van de verschillende sampling strategieën voor de probabistische evaluatie van complexe systemen.  Dit wordt aangevuld met een gedetailleerde introductie van de quasi-Monte Carlo sampling strategieën en gerelateerde methodes voor foutbegroting.  Daarna worden twee toepassingen uitgevoerd – een wiskunde en een bouwfysische – met focus op de samplingefficiëntie en foutbegroting van de verschillende strategieën.  De wiskundige toepassing heeft expli­ciet tot doel om de mogelijke beperkingen van quasi-Monte Carlo in kaart te brengen.  Daarop volgt dan de bouwfysische toe­passing, in twee varianten: een thermische en een hygrothermische evaluatie.  Tot slot, om in deze de prestaties van quasi­-Monte-Carlo beter te begrijpen, wordt de impact van de verschillende parameters en de vloeiendheid van de doel­functie onderzocht.

Het tweede deel van de thesis gaat in op het gebruik van model order reduction methodes voor efficiënte hygrothermische simulaties, omdat deze techniek veelal toelaat om de rekentijd sterk te beperken maar toch het dynamische gedrag van de simulatie te behouden.  Een literatuurstudie initieert dit deel, met vooral aandacht voor de basisconcepten van twee model order reduction methods – proper orthogonal decomposition (POD) en proper generalized decomposition (PGD) – en hun toepassing voor hygrothermische simulaties.  Vervolgens worden het potentieel en de robuustheid van POD en PGD geëvalueerd, via confrontatie met de standaard eindige-elementen-methode voor zowel deterministische en pro­­ba­bilistische hygrothermische simulaties.  Daarna wordt POD gekoppeld met de discrete empirical interpolation method (DEIM) om de rekentijd voor niet-lineaire gevallen nog verder te reduceren.  De evaluatie daarvan gebeurt aan de hand van twee gevalstudies: een eenvoudig niet-lineair warmtetransportprobleem en een complex niet-lineair vochttrans­port­probleem.  Tot slot wordt de toepasbaarheid van POD voor sterk niet-lineaire hygrothermische simulaties onderzocht aan de hand van twee HAMSTAD standaardsimulaties, met name benchmarks 3 en 4.  Benchmark 3 focust op luchttrans­port doorheen een lichte wand, benchmark 4 op vochttransport onder invloed van slagregen.

Tot slot worden onze globale conclusies over de belangrijke resultaten van dit project geformuleerd, aangevuld met voor­stellen voor toekomstig onderzoek.

Volledige tekst van het doctoraat / full text

Examencommissie / Board of examiners

  • Prof. dr. ir. Hans Janssen (promotor)
  • Prof. dr. ir. Gustaaf Roels (co-promotor)
  • Prof. dr. ir. Dirk Vandermeulen (voorzitter)
  • Prof. dr. ir. Dirk Nuyens (secretaris)
  • Prof. dr. ir. Karl Meerbergen
  • Prof. dr. Joris Degroote , Universiteit Gent
  • Dr.ing. Steffen Freitag , Ruhr Universität Bochum