حل تحلیلی انتقال حرارت در پوستههای مخروطی کامپوزیتی ناهمگن با ضرایب هدایت وابسته به دما
نویسندگان
1 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
3 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
doi
10.22060/mej.2019.15168.6050چکیده
در این مقاله، برای اولین بار یک حل تحلیلی برای انتقال حرارت در پوستههای مخروطی کامپوزیتی ناهمگن وابسته به دما ارائه شده است. هندسه پوسته بهطور کامل مخروطی شکل فرض شده است و الیاف به دور جسم، در جهات دلخواه پیچانده شدهاند. بهمنظور دستیابی به کلیترین حل، شرایط مرزی حرارتی اعمال شده به صورت کلی در پایه پوسته و همچنین اثرات انتقال حرارت هدایتی، جابجایی با جریان سیال اطراف و تشعشع )صورت تقریبی تشعشع( در مرزها مدل شدهاند. ناهمگن بودن در مسئله حاضر ناشی از وابستگی ضریب انتقال حرارت هدایتی به دما است. بنابراین میبایست، معادله انتقال حرارت را ابتدا با استفاده از تبدیل کیرشهف به معادله قابل حل به کمک سری انتگرالی محدود تبدیل کرد، سپس به کمک این تبدیل، معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی به یک معادله دیفرانسیل معمولی مبدل میگردد. درنهایت معادله دیفرانسیل حاصل به کمک روش توابع گرین قابل حل است. در آخر با اعمال معکوس تبدیل انتگرالی محدود و معکوس تبدیل کیرشهف توزیع دمای ناهمگن بدست آید. حل حاضر بر اساس مقایسه نتایج حل تحلیلی با حل عددی به روش مرتبه دوم تفاضلات محدود اعتبارسنجی شده است. مفروضات این مسئله بهگونهای انتخاب گردیده که قابلیت حل حاضر برای رفع مشکلات صنعتی درزمینه تولید مخازن تحت فشار مخروطی کامپوزیتی مشخص گردد.