Науковий вісник НГУ

Моделювання процесу теплообміну в багатошаровому порожнистому циліндрі з урахуванням внутрішніх джерел тепла

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №3 2020

Останнє оновлення: 15 липня 2020

Опубліковано: 15 липня 2020

Перегляди: 1967

Authors:

Р. М. Тацій, доктор фізико-математичних наук, професор, завідувач кафедри прикладної математики і механіки, orcid.org/0000-0001-7764-2528, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. Ю. Пазен, кандидат технічних наук, докторант денної форми навчання докторантури, orcid.org/0000-0003-1655-3825, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. Я. Вовк, кандидат технічних наук, доцент кафедри наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики, orcid.org/0000-0001-7007-7263, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д. В. Харишин, кандидат технічних наук, старший викладач кафедри наглядово-профілактичної діяльності та пожежної автоматики, orcid.org/0000-0002-0927-9998, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, м. Львів, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

 повний текст / full article

Abstract:

Мета. Встановити особливості розподілу нестаціонарного температурного поля за товщиною багатошарового порожнистого циліндра за умов конвективного теплообміну на його поверхнях з урахуванням наявності внутрішніх (розподілених) джерел тепла.

Методика. Задля досягнення поставленої мети було застосовано прямий метод розв’язування крайових задач теорії теплопровідності, що включає в себе застосування методу редукції, концепції квазіпохідних, методу відокремлення змінних і модифікованого методу власних функцій Фур’є.

Результати. Розв’язок поставленої задачі отримано в замкненому вигляді, що дозволило створити алгоритм розрахунку поширення нестаціонарного температурного поля в багатошарових порожнистих циліндричних конструкціях за умов конвективного теплообміну на його поверхнях і наявності внутрішніх джерел тепла. Варто відзначити, що до таких алгоритмів входять лише: а) знаходження коренів характеристичного рівняння; б) множення скінченної кількості відомих (2×2) матриць; в) обчислення визначених інтегралів; г) сумування необхідної кількості членів ряду для отримання заданої точності. Зміна крайових умов третього роду на будь-які інші крайові умови не викликає жодних істотних труднощів у розв’язку поставленої задачі.

Наукова новизна. Отримано розв’язок задачі про поширення нестаціонарного температурного поля в багатошаровому порожнистому циліндрі за наявності внутрішніх джерел тепла та конвективного теплообміну на його поверхнях.

Практична значимість. Упровадження результатів дослідження дає змогу досліджувати процеси нагрівання або охолодження багатошарових циліндричних порожнистих конструкцій з урахуванням внутрішніх джерел тепла, що зустрічаються у ряді прикладних задач. Це задачі, що можуть бути пов’язані із процесами охолодження тепловидільних елементів атомних електростанцій, зміни температурного поля при мікродуговому оксидуванні, нагрівання електронних компонентів при проходженні електричного струму.

References.

1. Kustov, V. V., Ropyak, L. Ya., Makoviychuk, N. V., & Ostapovich, V. V. (2016). Determination of the optimal allowances for machining of parts with coatings. Metallurgical and Mining Industry, 1, 164-171.

2. Ropyak, L. Ya., Shatskyi, I. P., & Makoviichuk, M. V. (2017). Influence of the Oxide-Layer Thickness on the Ceramic–Aluminium Coating Resistance to Indentation. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 39, 517-524. https://doi.org/10.15407/mfint.39.04.0517.

3. Wojciki, W., Alimzhanova, Zh. M., Velyamov, T. T., & Akhmetova, A. M. (2019). About one model of pumping oil mixture of different viscosities through a single pipeline in an unsteady thermal field. News of the National academy of sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences, 437, 207-214. https://doi.org/10.32014/2019.2518-170X.144.

4. Eliseev, V. N., Tovstonog, V. A., & Borovkova, T. V. (2017). Solution algorithm of generalized non-stationary heat conduction problem in the bodies of simple geometric shapes Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering, 1, 112-128. https://doi.org/10.18698/0236-3941-2017-1-112-128.

5. Colaço, M. J., Alves, C. J. S., & Bozzoli, F. (2015). The reciprocity function approach applied to the non-intrusive estimation of spatially varying internal heat transfer coefficients in ducts: numerical and experimental results. International Journal of Heat and Mass Transfer, 90, 1221-1231. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.028.

6. Daneshjou, K., Bakhtiari, M., Alibakhshi, R., & Fakoor, M. (2015). Transient thermal analysis in 2D orthotropic FG hollow cylinder with heat source. International Journal of Heat and Mass Transfer, 89, 977-984. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.05.104.

7. Yang, B., & Liu, S. (2017). Closed-form analytical solutions of transient heat conduction in hollow composite cylinders with any number of layers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 108, 907-917. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.12.020.

8. Pazen, O. Yu., & Tatsii, R. M. (2017). Direct (classical) method of calculation of the temperature field in a hollow multilayer cylinder. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 91, 1373-1384. https://doi.org/10.1007/s10891-018-1871-3.

9. Tatsiy, R., Stasiuk, M., Pazen, O., & Vovk, S. (2018). Mo­de­ling of Boundary-Value Problems of Heat Conduction for Multilayered Hollow Cylinder. Problems of Infocommunications. Science and Technology, 21-25. https://doi.org/10.1109/INFOCOMMST.2018.8632131.

10. Shevelev, V. V. (2019). Stochastic Model of Heat Conduction with Heat Sources or Sinks. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 91, 614-624. https://doi.org/10.1007/s10891-019-01970-2.

• < Попередня
• Наступна >