ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД ПОИСКА ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СРЕД С НЕОДНОРОДНОЙ МАКРОСТРУКТУРОЙ
- Авторы: Звягин А.В.1, Удалов А.С.1,2
-
Учреждения:
- Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
- НИИ системных исследований РАН
- Выпуск: Том 89, № 1 (2025)
- Страницы: 128-135
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/0032-8235/article/view/303581
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032823525010093
- EDN: https://elibrary.ru/BNYXRT
- ID: 303581
Цитировать
Аннотация
При решении инженерных задач часто возникает необходимость знания физических свойств пористых сред со сложной внутренней структурой. В данной работе предложена методика численного моделирования теплопроводности подобного рода тел, включающих не проводящие тепло круглые включения. Данная методика позволяет вычислять поля температур и тепловые потоки, а также другие необходимые для приложений параметры. Одним из таких востребованных практикой параметров является эффективный коэффициент теплопроводности, который зависит от объемного содержания теплоизолированных ослаблений и их взаимного расположения. Основой приведенных исследований является предлагаемый в работе непрямой метод граничных элементов, базирующийся на предварительно вычисленных аналитических решениях, по которым производится разложение. Для верификации разработанных методов в работе приведено сравнение с результатами других авторов, которое показало достаточно хорошее совпадение.
Об авторах
А. В. Звягин
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Автор, ответственный за переписку.
Email: zvsasha@rambler.ru
Россия, Москва
А. С. Удалов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; НИИ системных исследований РАН
Email: udalets@inbox.ru
Россия, Москва; Москва
Список литературы
- Braginsky L., Shklover V., Witz G., Bossmann H.-P. Thermal conductivity of porous structures // Phys. Rev. B, 2007, vol. 75(9).
- Smith D., Alzina A., Bourret J. et al. Thermal conductivity of porous materials // J. Mater. Res., 2013, vol. 28(17).
- Kachanov M., Tsukrov I., Shafiro B. Effective moduli of solids with cavities of various shapes // Appl. Mech. Rev., 1994, vol. 47.
- Kiradjiev K. B., Halvorsen S. A., Van Gorder R. A., Howison S. D. Maxwell-type models for the effective thermal conductivity of a porous material with radiative transfer in the voids // Int. J. Therm. Sci., 2019, vol. 145.
- Klemens P. G. Thermal conductivity of inhomogeneous materials // Int. J. Thermophys., 1989, vol. 10, pp. 1213–1219.
- Sevostianov I., Kachanov M. Elastic and conductive properties of plasma-sprayed ceramic coatings in relation to their microstructure: An overview // J. Therm. Spray Technol., 2009, vol. 18, pp. 822–834.
- Shafiro B., Kachanov M. Anisotropic effective conductivity of materials with nonrandomly oriented inclusions of diverse ellipsoidal shapes // J. Appl. Phys., 2000, vol. 87(12), pp. 8561–8569.
- Wang Z., Kulkarni A., Deshpande S., Nakamura T., Herman H. Effects of pores and interfaces on effective properties of plasma-sprayed zirconia coatings // Acta Mater., 2003, vol. 51, iss. 18, pp. 5319–5334.
- Звягин А. В., Удалов А. С. Метод разрывных смещений высокого порядка точности в механике трещин // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 1. Матем. мех., 2020, № 6, с. 34–39.
- Zvyagin A. V., Udalov A. S., Shamina A. A. Boundary element method for investigating large systems of cracks using the Williams asymptotic series // Acta Astronaut., 2022, vol. 194, pp. 480–487.
- Zvyagin A. V., Udalov A. S., Shamina A. A. Numerical modeling of heat conduction in bodies with cracks // Acta Astronaut., 2023, vol. 214, pp. 196–201.
- Florence A. L., Goodier J. N. Thermal stresses due to disturbance of uniform heat flow by an insulated ovaloid hole // ASME. J. Appl. Mech., 1960, vol. 27(4), pp. 635–639.
Дополнительные файлы
