The research is devoted to
problems of heat transfer in a multicomponent
body with anisotropic therma
l properties, such as polymer composite materials wit
h fiberfill
and other layered systems.
Aim:
The aim of this study is the determination of a temp
erature gradient on a heating surface and the heat trans-
fer evaluation between components of a simulated body.
Materials and Methods:
Analytical modeling methods are complicated by very
laborious computations due to an anisotropy of composites stru
cture and properties. Numerical simulation methods have a wide to
ol
package, which allows to avoid many assumptions, to
reduce computation time and visualize conclusions.
Results:
In the paper discussed a
thermal field formation of the annular heat source in plane and
space dimensions, that allows to
evaluate the process of therma
l development
in single layer of material and in their
connecting. Presented results of numerical
modeling establish locations of maximum and
minimum
temperature of the heated body. Thermophysical body anisotropy l
eads to asymmetrical distribution of heat. Clearly expressed un
dulating
temperature profile was detected on the heated surface, moreover,
temperature in some sectors of outermost layer significantly
exceeds the
average temperature of the heated surface.
The existence of the described temperature gradient has been confirmed in the previo
us experi-
mental study of the author. In order to
simplify a structure of the model and reduce
computation time for following or similar
tasks has
adopted an attempt to translate the anisotropic body to isotropi
c by adjusting of thermal prope
rties. The resulting isotropic m
odel has a high
degree of correlation to the original,
but it is less informative and should be corrected by special coefficients
Стаття
присвячена
проблемам
теплоперенесення
в
багатокомпонентному
тілі
з
анізотропними
теплофізичними
властивостями
,
такими
як
полімерні
композиційні
матеріали
з
волокнистим
наповнювачем
і
інші
шаруваті
системи
.
Мета
:
Мета
цього
дослідження
полягає
в
визна
-
ченні
температурного
градієнта
на
поверхні
,
що
нагрівається
і
оцінці
теплоперенесення
між
компонентами
тіла
,
що
моделюється
.
Матеріали
і
методи
:
Аналітичні
методи
моделювання
ускладнені
анізотропією
структури
і
властивостей
композиційних
мате
-
ріалів
.
Чисельні
методи
моделювання
мають
широкий
інструментарій
,
що
дозволяє
уникнути
багатьох
припущень
,
скоротити
час
обчислень
і
наочно
відобразити
висновки
.
Результати
:
В
роботі
розглянуто
становлення
теплового
поля
від
кільцевого
джерела
тепла
в
площині
і
просторі
,
що
дозволяє
оцінити
процес
теплового
росповсюждення
в
одному
шарі
матеріалу
і
в
їх
поєднанні
.
Представлені
результати
чисельного
моделювання
дозволили
встановити
локації
максимальної
і
мінімальної
температур
тіла
,
що
нагрівається
.
Теплофізична
анізотропія
тіла
обумовлює
асиметричне
поширення
тепла
.
На
поверхні
,
що
нагрівається
,
виявлено
яскраво
виражений
хвилеподібний
температурний
профіль
,
крім
того
,
встановлено
,
що
температура
в
деяких
секторах
крайнього
шару
значно
перевищує
середню
температуру
поверхні
.
Існування
описуваного
температурного
градієнта
знайшло
підтвердження
в
попередньому
експериментальному
дослідженні
автора
.
З
метою
спрощення
структури
моделі
і
зниження
часу
обчислення
наступних
або
подібних
задач
було
зроблено
спробу
зведення
анізотропного
тіла
до
ізотропного
шляхом
підбору
теплофізичних
властивостей
.
Отримана
ізотропна
модель
має
високий
ступінь
кореляції
до
оригінальної
,
проте
вона
менш
інформативна
і
повинна
коректуватися
спеціальними
коефіцієнтами
.
