Моделирование и расчет двумерно-ориентированной теплопроводности гетерогенных композиций
https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-9-771-780
Аннотация
Рассматривается метод моделирования двухкомпонентного композиционного материала для описания анизотропии теплопроводности его двумерно-ориентированной структуры. Метод заключается в моделировании структуры исследуемого композита и последующем расчете его теплопроводности с помощью расчетных соотношений, которые основаны на общеизвестной электротепловой аналогии. В рассматриваемом методе структура реального композита моделируется элементарной ячейкой, представляющей собой куб с гранями единичной длины. Представлена итоговая система расчетных уравнений двумерно-ориентированной теплопроводности, приведен пример и дана оценка ожидаемой точности предсказания теплопроводности.
Ключевые слова
моделирование,
структура,
анизотропия,
теплопроводность,
электротепловая аналогия,
двухкомпонентный композит
Об авторах
В. П. Ходунков
Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева
Россия
Россия
Вячеслав Петрович Ходунков - канд. техн. наук; ст. научный сотрудник
Санкт-Петербург
Ю. П. Заричняк
Университет ИТМО
Россия
Россия
Юрий Петрович Заричняк - д-р физ.-мат.наук, профессор; образовательный центр „Энергоэффективные инженерные системы“, доцент
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Maxwell J. C. A treatise on electricity and magnetism. Oxford Univ. Press, 1873. Vol. 1. 500 p.
2. Wiener O. Die Theorie des Mischkörpers für das Feld der stationären Strömung. Abh. d. Leipzig. Akad., 1912. 509 р.
3. Оделевский В И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем // ЖТФ. 1951. Т. 21, вып. 6. С. 667—685.
4. Meredith R. E., Tobias C. W. Conductivities in emulsions // J. Electrochem. Soc. 1961. Vol. 108. P. 286—290 [Электронный ресурс]: <https://doi.org/10.1149/1.2428064>.
5. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М.: Мир, 1968. 464 с.
6. Дульнев Г. Н., Заричняк Ю. П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.
7. Пономарев С. В., Мищенко С. В., Дивин А. Г. Теоретические и практические аспекты теплофизических измерений: Монография. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2006. Кн. 1. 204 с.
8. Орлов А. И. Обобщенная проводимость гетерогенных сред и стержневых систем: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. Обнинск, 2009.
9. Михайлин Ю. А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб: Изд-во „НОТ“, 2010. 822 с.
10. Зарубин В. С., Зарубин С. В., Кувыркин Г. Н. Математическое моделирование теплопереноса в однонаправленном волокнистом композите // Наука и образование. (Научное издание МГТУ им. Н. Э. Баумана.) 2014. № 1. С. 270—281. DOI: 10.7463/0114.0657262.
11. Эдвабник В. Г. К теории обобщенной проводимости смесей // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1, ч. 2. 51 с.
12. Pietrak K., Wisniewski T. S. A review of model for effective thermal conductivity of composite materials // Journal of Power Technologies. 2015. Vol. 95, № 1. P. 14—24.
13. Балабанов П. В., Савенков А. П. Теоретические и практические аспекты измерения теплофизических свойств гетерогенных материалов: Монография. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2016. 188 с.
14. Колесников С. А., Ким Л. В., Воронцов В. А., Проценко А. К., Чеблакова Е. Г. Исследование формирования теплофизических характеристик объемно-ориентированных углерод-углеродных композиционных материалов // Новые огнеупоры. 2017. № 8. С. 45—56.
15. Сулаберидзе В. Ш., Михеев В. А. Моделирование теплопроводности гетерогенных композиций функциональных материалов на основе экспериментальных данных. СПб: Реноме, 2023. 118 с.
16. Ходунков В. П., Походун А. И., Заричняк Ю. П. Анизотропия теплопроводности как средство выравнивания температурных полей в излучающих полостях АЧТ // Приборы. 2015. № 8. С. 7—12.
17. Пат. 2739728 РФ. МПК G01N 25/18, С22С 9/06, G01N 33/20. Способ создания металлокомпозита с предсказуемой теплопроводностью / В. П. Ходунков, Ю. П. Заричняк. Опубл. 28.12.2020. Бюл. № 1.
18. Пат. 2748669 РФ. МПК С09K 5/14, G01N 25/18. Способ создания двухкомпонентного композита с заданной теплопроводностью / В. П. Ходунков, Ю. П. Заричняк. Опубл. 28.05.2021. Бюл. № 16.
19. Ходунков В. П., Заричняк Ю. П. Новые стационарные методы измерения теплопроводности твердых тел // Вестн. ТГТУ. 2022. Т. 28, № 3. С. 455—465. DOI: 10.17277/vestnik.2022.03.
20. Ходунков В. П., Заричняк Ю. П. Перспективные методы измерения теплопроводности твердых тел // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 9. С. 668—676. DOI: 10/17586/0021-3454-2022-65-9-668-676.
21. Ходунков В. П., Заричняк Ю. П. Моделирование структуры композиционных материалов с заранее заданными тепловыми свойствами: новые методы измерения // Тепловые процессы в технике. 2022. Т. 14, № 12. С. 482—496. DOI: 10.34759/tpt-2022-14-12-482-496.
Рецензия
Для цитирования:
Ходунков В.П., Заричняк Ю.П. Моделирование и расчет двумерно-ориентированной теплопроводности гетерогенных композиций. Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2023;66(9):771-780. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-9-771-780
For citation:
Khodunkov V.P., Zarichnyak Yu.P. Modeling and calculation of two-dimensionally oriented thermal conductivity of heterogeneous compositions. Journal of Instrument Engineering. 2023;66(9):771-780. (In Russ.) https://doi.org/10.17586/0021-3454-2023-66-9-771-780
Просмотров:
13
Послать статью по эл. почте 