Теплові структури в тонких стрижнях

Abstract

Робота присвячена дослідженню теплових процесів у тонких стрижнях, зокрема: моделюванню температурних полів. Розглянуто та проаналізовано основні принципи теплопровідності. Ці принципи базуються на законі Фур’є, який описує тепловий потік через матеріал, розглянуто стаціонарні та нестаціонарні випадки теплопровідності. Дослідження теплових процесів у тонких стрижнях проводилися з використанням чисельних методів. Для рішення задачі теплопровідності використано метод розв ’язання диференціальних рівнянь в частинних похідних (PDE) в програмі MATCAD. У ході дослідження отримано графіки розподілу температурних полів у різних матеріалах стрижнів та режимів нагріву. Аналіз показав, що інтенсивність нагріву та матеріал, з якого зроблено стрижень суттєво впливають на розподіл температури. Зокрема, для випадків із загостренням спостерігався так званий «ефект метастабільної локалізації тепла» . Кваліфікаційна робота «Теплові структури в тонких стрижнях» присвячена дослідженню теплопровідності у тонких стрижнях за допомогою чисельних методів. Отримані результати підтверджують важливість врахування інтенсивності нагріву та матеріалів стрижня при моделюванні теплових процесів. Результати роботи можуть бути використані для підвищення ефективності та надійності теплових систем у різних галузях промисловостіThe work is devoted to the study of thermal processes in thin rods, namely modelling of temperature fields. The basic principles of heat conduction are considered and analysed. These principles are based on Fourier's law, which describes the temperature flow through the material, the stationary and non-stationary cases of heat conduction are considered. Thermal processes in thin rods were investigated using multiple methods. To solve the heat conduction problem, the method of solving partial differential equations (PDE) in MATCAD programme was used. During the modelling, the distribution of temperature fields in different materials of rods and heating modes was plotted. The analysis showed that the heating intensity and the material from which the rod is made significantly affect the temperature distributions. In particular, the so-called «metastable heat localisation effect» is observed for cases with aggravation. The qualifying paper «Thermal Structures in Thin Rods» is devoted to the study of heat conduction in thin rods using multiple methods. The results obtained confirm the importance of taking into account the heating intensity and the rod material in modelling thermal processes. The results of the work can be used to improve the efficiency and reliability of thermal systems in different industries.