Application of the method of fundamental solutions with the Laplace transformation for the inverse transient heat source problem

The paper deals with the inverse determination of heat source in an unsteady heat conduction problem. The governing equation for the unsteady Fourier heat conduction in 2D region with unknown internal heat source is known as the inverse boundary-initial-value problem. The identification of strength of the heat source is achieved by using the boundary condition, initial condition and a known value of temperature in chosen points placed inside the domain. For the solution of the inverse problem of determination of the heat source, the Laplace transformation with the method of fundamental solution and radial basis functions is proposed. Due to ill conditioning of the inverse transient heat conduction problem, the Tikhonov regularization method based on SVD and L-curve criterion was used. As the test problems, the 2D inverse boundary-initial-value problems (2D IBIVP) in region with known analytical solutions are considered.

Artykuł dotyczy odwrotnego problemu określenia mocy źródeł ciepła dla nieustalonego zagadnienia przewodzenia ciepła. Równanie różniczkowe nieustalonego przewodzenia ciepła Fouriera w obszarze dwuwymiarowym z nieznanymi wewnętrznymi źródłami ciepła jest znane jako odwrotny problem brzegowo-początkowy. Przy określeniu mocy źródeł ciepła korzysta się z warunku brzegowego, warunku początkowego oraz znanej wartości temperatury w wybranych punktach rozmieszczonych wewnątrz rozważanego obszaru. Do rozwiązania odwrotnego problemu źródeł ciepła została zaproponowana transformacja Laplace’a połączona z metodą rozwiązań podstawowych i promieniowymi funkcjami bazowymi. Ze względu na złe uwarunkowanie problemu, w pracy zastosowano metodę regularyzacji Tichonowa dla rozkładu SVD oraz kryterium L-krzywej. Jako przykłady testowe rozważono dwuwymiarowe odwrotne problemy brzegowo-początkowe (2D IBIVP) ze znanym rozwiązaniem analitycznymi.