Численное моделирование поля распределения температуры в конструкционном элементе сложной формы
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS2023v120i4a7Ключевые слова:
математическое модель, швеллеро подобное тело (балка), тепловой поток, поперечное сечение, функционал, теплообмен, теплоизоляция, поле распределения темперауры, функции формыАннотация
Как известно, многие детали двигателей внутреннего сгорания, газотурбинных элек- тростанций, парогенераторов атомных электростанций и предприятий обрабатывающей промышленности испытывают тепловые воздействия различной формы. При этом на этих деталях происходит процесс теплового расширения и, как следствие, на них возникает тер- мическое напряженно-деформированное состояние величиной, которая в ряде случаев может превышать предельное значение. В данной статье мы показываем, что знание стационарного поля распределения температуры в объеме частично теплоизолированных деталей сложной конфигурации при наличии теплового потока и теплообмена на участках ее поверхности является актуальной задачей. В то же время учесть все неоднородные граничные условия при решении задачи стационарной теплопроводности очень сложно. Поэтому предлага- ется новый численный метод, ориентированный на закон сохранения полной тепловой энергии в сочетании с методом конечных элементов. При этом используется процедура минимизации полной тепловой энергии с использованием билинейных конечных элементов четырехугольной формы. Учитываются частичная тепловая изоляция, тепловой поток, подведенный к локальной поверхности, и процесс теплообмена через площадь локальной поверхности и температуру окружающей среды. Определены узловые значения температуры.
Библиографические ссылки
Segerlind, L. (1979). Primenenie metoda konechnyh elementov [Application of the finite element method]. Moscow: Mir [in Russian]
Kenzhegulov, B. (2021). Numerical modeling of multidimensional temperature and one-dimensional nonlinear thermomechanical processes in heat-resistant alloys. Atyrau: ASU Press publishing House.
Kenzhegulov, B., Shazhdekeyeva, N., Myrzhasheva, A. N., Kabylhamitov, G. T., Tuleuova, R. U. (2020). Necessary Optimality Conditions for Determining of The Position of The Boundary of Oil Deposit. International Journal of Engineering Research and Technology, Vol. 13, 1204-1209.
Kenzhegulov, B., Kultan, J., Alibiyev, D.B., Kazhikenova, A.Sh. (2020). Numerical Modelling of Thermomechanical Processes in Heat-Resistant Alloys. Bulletin of the Karaganda University, Physics Series. 2(98),101-108.
Kenzhegulov, B., Shazhdekeyeva, N., Myrzhasheva, A. N., Tuleuova, R. U. (2020). A Numerical Method for Determining the Dependence of The Thermally Stressed State of a Rod on Ambient Temperature with The Simultaneous Presence of Thermal Processes. PeriodicoTcheQuimica, Vol. 17, 765- 780.
Kenzhegulov, B., Tuleuova, R., Myrzasheva, A., Shazhdekeyeva, N., Kabylkhamitov, G. (2021). Mathematical modelling and development of a computational algorithm for the study of thermo-stressed state of a heat-resistant alloy. Site of journal "Periodicals of Engineering and Natural Sciences". Retrieved from http://pen.ius.edu.ba/index.php/pen/issue/view/31.
Kenzhegulov, B., Shazhdekeyeva, N., Myrzasheva, A., Kabylkhamitov, G., Tuleuova, R. (2021). Numerical methods for solving improper problems of filtration theory. Journal of Applied Engineering Science, Vol. 19, br. 1, 98-108.
Kenzhegulov, B., Kenzhegulova, S.B., Alibiyev, D. B., Kazhikenova, A. Sh. (2022). Finite element element modeling of heat propagation of a complete rod of constant cross-section. Bulletin of the Karaganda University, Physics Series. 4(108),94-105.
Wang, J. (2020). Kinetic and Strength Calculation of Age-Hardening Phases in Heat-Resistant Aluminum Alloys with Silver. Materials Science Forum, Vol. 993 (pp. 1051-1056).
Adaskin, A. M., Kirillov, A. K., Kutin, A. A. (2020). Improving the Cutting of Heat-Resistant Chromium Alloy. Russian Engineering Research, Vol. 40, no. 9, 748-750.
Min, P. G., Sidorov, V. V., Vadeev, V. E., Kramer, V. V. (2020). Development of Corrosion and Heat Resistant Nickel Alloys and their Production Technology with the Aim of Import Substitution. Power Technology and Engineering, Vol. 54, no. 2, 225-231.
Facco, A., Couvrat, M., Magne, D., Roussel, M., Guillet, A., Pareige, C. (2020). Microstructure Influence on Creep Properties of Heat-Resistant Austenitic Alloys with High Aluminum Content. Materials Science and Engineering A, Vol. 783, article number 139276.
Kvasnytska, Y. H., Ivaskevych, L. М., Balytskyi, О. I., Maksyuta, I. I., Myalnitsa, H. P. (2020). HighTemperature Salt Corrosion of a Heat-Resistant Nickel Alloy. Materials Science, vol. 56, no. 3, 432-440.
Patrin, P. V., Karpov, B. V., Aleshchenko, A. S., Galkin, S. P. (2020). Capability Process Assessment of Radial- Displacement Rolling of Heat-Resistant Alloy HN73MBTYU. Steel in Translation, Vol. 50, no. 1, 42-45.
