حل تحلیلی انتقال حرارت در یک مخروط ساخته شده از مواد مدرج تابعی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشگاه بجنورد

3 دانشگاه صنعتی شاهرود

4 بجنورد-فنی و مهندسی- گروه مهندسی مکانیک

doi
10.22060/mej.2019.16288.6320
چکیده

در این مطالعه، مساله انتقال حرارت هدایتی دوبعدی در یک مخروط توخالی ناقص ساخته شده از مواد مدرج تابعی مورد بررسی قرار گرفته و یک حل تحلیلی دقیق ارائه شده است. در مطالعه حاضر، خواص مواد مطابق با یک تابع توانی تغییر می‌کند. شرایط مرزی حرارتی نیز به‌صورت غیرهمگن فرض شده است. از روش جدایی متغیرها برای تعیین دقیق توزیع دمای پایا در مخروط استفاده شده است. حل بدست آمده با استفاده از داده‌های عددی صحت‌سنجی شده است. برای اثبات توانایی حل حاضر، یک مثال کاربردی که در معرض شرایط مرزی ترکیبی قرار دارد، مورد مطالعه قرار گرفته است. اثرات پارامترهای موثر در توزیع دما برای هندسه حاضر مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه این مطالعه برای روشن شدن روند طراحی و بهینه‌سازی هندسه‌های نسبتا پیچیده از مواد مدرج تابعی مفید خواهد بود. همچنین با توجه به تحلیلی بودن حل حاضر، نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند برای فهم بهتر مکانیزم‌های انتقال حرارت مواد مدرج تابعی مفید باشد.در مساله حاضر با افزایش مقدار  و ، هدایت‌پذیری حرارتی به ترتیب به میزان حدود 8 و 2 درصد افزایش یافته که منجر به افزایش توزیع دمای مخروط خواهد شد.