Моделирование распределения температуры при нагреве пластины с применением смешанного уравнения теплопроводности

Бесплатный доступ

В статье рассматривается математическая модель и конечноразностная схема процесса нагрева пластины, бесконечной по двум пространственным переменным. Приводятся недостатки использования классического параболического уравнения теплопроводности для данного случая, а также обоснование использования смешанного уравнения. В разностных схемах применяется интегро-интерполяционный метод для уменьшения погрешностей. В качестве краевых задач выбраны две аналогичные задачи, но с разными коэффициентами теплопроводности. В первом случае коэффициент теплопроводности линейный, а во втором - нелинейный. Для решения уравнения с нелинейным коэффициентом теплопроводности используется метод Ньютона. Источник тепла в параболической части уравнения равен 0, а в гиперболической части уравнения начинается резкий нагрев. Поставлена и численно решена смешанная задача с краевыми условиями третьего рода.

Еще

Гиперболическое уравнение теплопроводности, нелинейные уравнения, метод конечных разностей, третье краевое условие, тепловой баланс, гиперболо-параболические уравнения, метод ньютона

Короткий адрес: https://sciup.org/148328381

IDR: 148328381   |   DOI: 10.18101/2304-5728-2024-1-37-45

Список литературы Моделирование распределения температуры при нагреве пластины с применением смешанного уравнения теплопроводности

  • Петрова Л. С. Математическое моделирование процессов нагрева кусочно-однородных тел с учетом релаксации теплового потока // НАУКОВЕДЕНИЕ. 2017. Т. 9, № 1. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/38TVN117.pdf (дата обращения: 20.01.2024). EDN: YMXOXD
  • Шашков А. Г., Бубнов В. А., Яновский С. Ю. Волновые явления теплопроводности. Системно-структурный подход. 2-е изд., доп. Москва: Едиториал УРСС, 2004. 298 с. EDN: QJMGPV
  • Gunter Scharf. Approach to steady state in the heat equation and the hyperbolic heat transfer equation // arXiv:1612.08527 [math-ph]. URL: https://arxiv.org/abs/1612.08527 (дата обращения: 15.01.2024).
  • Ханхасаев В. Н., Дармахеев Э. В. О некоторых применениях гиперболического уравнения теплопроводности и методах его решения // Математические заметки СВФУ. 2018. Т. 25, № 1. С. 98-109. EDN: URISNO
  • Ханхасаев В. Н., Баиров С. А. Численное решение по явной разностной схеме смешанного уравнения теплопроводности со вторыми краевыми условиями // МАТЕМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ЦИФРОВИЗАЦИИ: материалы научной конференции с международным участием, посвященной 90-летию БГПИ-БГУ. Улан-Удэ: Изд-во Бурят. гос. ун-та, 2022. С. 132-136. EDN: LOMIZF
  • Решение инженерных задач в пакете MathCAD: учебное пособие / Ю. Е. Воскобойников [и др.]; под редакцией Ю. Е. Воскобойникова; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т (Сибстрин). Новосибирск: Изд-во НГА-СУ, 2013. 120 с. EDN: RPOAOU
  • Терехов А. Н. Краевая задача для уравнения смешанного типа // Применение методов функционального анализа к задачам математической физики и вычислительной математики: сборник статей. Новосибирск: Изд-во Ин-та математики СО АН СССР, 1979. С. 128-136.
  • Ханхасаев В. Н., Баиров С. А. Решение нелинейного по коэффициенту теплопроводности смешанного уравнения интегро-интерполяционным методом с третьим краевым условием // Математика, ее приложения и математическое образование (МПМО23): материалы VIII Международной конференции. Улан-Удэ: Изд-во ВСГУТУ, 2023. С. 224-227. DOI: 10.53980/9785907599970-224 EDN: SCZNXA
  • Дульнев Г. Н., Парфенов В. Г., Сигалов А. В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена: учебное пособие для теплофизических и теплоэнергетических спец. вузов. Москва: Высшая школа, 1990. 207 с. EDN: ZXURGX
Еще
Статья научная