ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД ПОИСКА ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ СРЕД С НЕОДНОРОДНОЙ МАКРОСТРУКТУРОЙ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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

  1. Braginsky L., Shklover V., Witz G., Bossmann H.-P. Thermal conductivity of porous structures // Phys. Rev. B, 2007, vol. 75(9).
  2. Smith D., Alzina A., Bourret J. et al. Thermal conductivity of porous materials // J. Mater. Res., 2013, vol. 28(17).
  3. Kachanov M., Tsukrov I., Shafiro B. Effective moduli of solids with cavities of various shapes // Appl. Mech. Rev., 1994, vol. 47.
  4. 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.
  5. Klemens P. G. Thermal conductivity of inhomogeneous materials // Int. J. Thermophys., 1989, vol. 10, pp. 1213–1219.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).