Розробка методу обліку наявності локального поверхневого теплообміну в стрижнях змінного перерізу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273635

Ключові слова:

інтенсивність теплового потоку, коефіцієнт теплопровідності, температура, коефіцієнт теплопередачі

Анотація

Несучі елементи ряду стратегічних видів обладнання мають обмежену довжину та змінний переріз. Більшість з них схильні до впливу певних типів джерел тепла. Для забезпечення надійної роботи цього обладнання необхідно знати температурне поле по довжині стрижня змінного перерізу. У даній роботі запропоновано обчислювальний алгоритм та спосіб визначення температурного поля по довжині стрижня обмеженої довжини та змінного перерізу. Вони ґрунтуються на фундаментальних законах збереження енергії.

Нелінійність процесу обумовлена нелінійними залежностями площ змінного поперечного перерізу від координати. Радіус перерізу стрижня лінійно зменшується по всій довжині, починаючи з лівого кінця. Бічна поверхня першого і третього дискретних елементів стрижня теплоізольована. На бічній поверхні другого дискретного елемента стрижня відбувається конвективний теплообмін з навколишнім середовищем.

Площа перерізу лівого кінця стрижня знаходиться під впливом теплового потоку з постійною інтенсивністю, а до правого кінця подається тепловий потік з різною інтенсивністю, при цьому коефіцієнт теплопередачі вважається постійним. Для вирішення цієї задачі необхідно спочатку визначити закон розподілу температури по довжині стрижня. Крім того, якщо один кінець жорстко закріплений, а інший кінець вільний, то подовження необхідно розраховувати в залежності від наявних джерел тепла, фізичних і геометричних характеристик стрижня з урахуванням ізоляції.

У разі защемлення обох кінців досліджуваного стрижня величина осьової стискаючої сили розраховується з урахуванням складання реальних коефіцієнтів. Також визначається розподіл всіх компонентів поля деформації, напруги та переміщення

Біографії авторів

Mukaddas Arshidinova, Al-Farabi Kazakh National University

Doctoral Candidate

Department of IT

Azat Tashev, Institute of Information and Computational Technologies

Doctor in Technical Sciences

Department of IT

Anarbay Kudaykulov, Institute of Information and Computational Technologies

Doctor in Physics and Mathematics

Department of IT

Посилання

  1. Timoshenko, S., Goodier. J. N. (1951). Theory of Elasticity. New York. Available at: http://parastesh.usc.ac.ir/files/1538886893033.pdf
  2. Shorr, B. F. (2015). Thermoelasticity. Thermal Integrity in Mechanics and Engineering, 33–56. https://doi.org/10.1007/978-3-662-46968-2_2
  3. Banerjee, B. (2006). Basic Thermoelasticity. doi: http://dx.doi.org/10.13140/RG.2.1.1144.2005
  4. Saoud, S. (2009). Etude et Analyse Mathematique des Problems Non Lineaires Modelisant les Etats Thermiques d’un Superconducteur: Generalisation au Cas Tridimensionnel.
  5. Griffith, G., Tucker, S., Milsom, J., Stone, G. (2000). Problems with modern air-cooled generator stator winding insulation. IEEE Electrical Insulation Magazine, 16 (6), 6–10. doi: https://doi.org/10.1109/57.887599
  6. Li, Y. (2019). Investigation of Heat Transfer Characteristics on Rod Fastening Rotor. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 677 (3), 032032. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/677/3/032032
  7. Shibib, K., Minshid, M., Alattar, N. (2011). Thermal and stress analysis in Nd: YAG laser rod with different double end pumping methods. Thermal Science, 15, 399–407. doi: https://doi.org/10.2298/tsci101201004s
  8. Andreev, V., Turusov, R. (2016). Nonlinear modeling of the kinetics of thermal stresses in polymer rods. Advanced Materials and Structural Engineering, 719–722. doi: https://doi.org/10.1201/b20958-150
  9. Belytschko, T., Liu, W. K., Moran, B. (2000). Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures. John Wiley and Sons.
  10. Wright, T. W. (2002). The Physics and Mathematics of Adiabatic Shear Bands. Cambridge University Press.
  11. Batra, R. C. (2006). Elements of Continuum Mechanics. AIAA. doi: https://doi.org/10.2514/4.861765
  12. Sukarno, D. H. (2021). Analysis of nuclear fuel rod temperature distribution using CFD calculation and analytical solution. PROCEEDINGS OF THE 6TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CURRENT PROGRESS IN MATHEMATICS AND SCIENCES 2020 (ISCPMS 2020). doi: https://doi.org/10.1063/5.0058888
  13. El-Azab, J. M., Kandel, H. M., Khedr, M. A., El-Ghandoor, H. M. (2014). Numerical Study of Transient Temperature Distribution in Passively Q-Switched Yb:YAG Solid-State Laser. Optics and Photonics Journal, 04 (03), 46–53. doi: https://doi.org/10.4236/opj.2014.43007
  14. Khany, S. E., Krishnan, K. N., Wahed, M. A. (2012). Study of Transient Temperature Distribution in a Friction Welding Process and its effects on its Joints. International Journal Of Computational Engineering Research, 2 (5), 1645.
  15. Mishchenko, A. (2020). Spatially Structure Spatial Problem of the Stressed-Deformed State of a Structural Inhomogeneous Rod. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 953, 012004. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/953/1/012004
  16. Hwang, J.-K. (2020). Thermal Behavior of a Rod during Hot Shape Rolling and Its Comparison with a Plate during Flat Rolling. Processes, 8 (3), 327. doi: https://doi.org/10.3390/pr8030327
  17. Logan, D. L. (2012). A First Course in the Finite Element Method. CENGAGE Learning, 727–764.
  18. Liu, Q., He, X. (2023). Thermal Analysis of Terfenol-D Rods with Different Structures. Micromachines, 14 (1), 216. doi: https://doi.org/10.3390/mi14010216
  19. Gaspar Jr., J. C. A., Moreira, M. L., Desampaio, P. A. B. (2011). Temperature Distribution on Fuel Rods: A study on the Effect of Eccentricity in the Position of UO2 Pellets. 20-th International Conference «Nuclear Energy for New Europe». Available at: https://arhiv.djs.si/proc/nene2011/pdf/814.pdf
Розробка методу обліку наявності локального поверхневого теплообміну в стрижнях змінного перерізу

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-06-30

Як цитувати

Arshidinova, M., Tashev, A., & Kudaykulov, A. (2023). Розробка методу обліку наявності локального поверхневого теплообміну в стрижнях змінного перерізу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(7 (123), 53–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273635

Номер

Том 3 № 7 (123) (2023): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Mukaddas Arshidinova, Azat Tashev, Anarbay Kudaykulov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.