Влияние фактора неоднородности на результаты теоретического и экспериментального исследования теплофизических свойств дисперсных материалов

• Автор: Лещинский, Константин Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил

Введение

Глава 1. Исследование и прогнозирование теплофизических свойств дисперсных
материалов
1.1. Общий подход к расчету эффективных характеристик переноса дисперсных материалов
1.2. Современное состояние методов расчета переносных свойств гетерогенных систем
1.3. Нестационарные методы измерения теплофизических характеристик
Глава 2. Расчет эффективной теплопроводности и времени установления квазиоднородности дисперсного образца
2.1. Нестационарное температурное поле в пределах элементарной ячейки
2.2. Слоистые системы
2.2.1. Слои, перпендикулярные тепловому потоку
2.2.2. Слои, параллельные тепловому потоку
2.3. Системы с замкнутыми включениями
2.4. Системы со взаимопроникающими компонентами
2.5. Зернистые системы
2.6. Особенности численного решения
Глава 3. Адекватность идеализированных моделей измерения теплофизических характеристик их практическим реализациям
3.1. Идеализированная модель плоского источника тепла
3.2. Идеализированная модель линейного источника тепла
3.3. Модель плоского источника тепла ограниченной ширины
3.4. Учет других факторов, влияющих на результаты измерения
3.4.1. Собственная теплоемкость источника тепла
3.4.2. Влияние внешней стенки

3.4.3. Концевые эффекты
3.4.4. Температурная зависимость теплофизических свойств
Глава 4. Методика экспериментальных исследований теплофизических
характеристик дисперсных материалов в стадии иррегулярного теплового режима
4.1. Исследование теплофизических характеристик твердых тел с использованием зондов
4.2. Влияние контактного сопротивления на измерения теплофизических характеристик
4.3. Сущность компенсационной схемы
4.3.1. Разрешающая способность компенсационной схемы и точность относительных измерений
4.4. Особенности применения метода к изучению различных типов
материалов
4.4.1. Диэлектрические материалы
4.4.2. Пластичные материалы
4.4.3. Методика изучения анизотропных образцов
Глава 5. Критерий квазиоднородности и теплопроводности дисперсных систем
(расчет и эксперимент)
5.1. Слоистые материалы....................................... . .
5.2. Пористые системы
5.3. Волокнистые материалы
5.4. Зернистые материалы • •
5.5. Экспериментальная регистрация эффекта неоднородности
образцов
Выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Активное внедрение в технику и технологию дисперсных материалов, используемых в теплонапряженных конструкциях, делает актуальными следующие научно-технические задачи:
• разработка новых, более совершенных по сравнению с существующими методов расчета теплофизических свойств дисперсных материалов, в частности, свойств переноса;
• разработка скоростных экспериментальных методов измерения теплофизических свойств этих материалов.
Наибольший интерес представляют скоростные методы, отвечающими современным тенденциям развития теплофизического эксперимента, являются методы нестационарные, в частности, методы, базирующиеся на стадии иррег улярного теплового режима. Последние наиболее разработаны применительно к жидкостям и газам. Их применение к исследованию твердых тел ограничивается наличием тепловых контактных сопротивлений, возникающих на границе раздела нагреватель-образец.
Специфическим обстоятельством, требующим особого рассмотрения при применении методов кратковременных измерений к исследованию дисперсных образцов, является выбор длительности измерения. Необходимо, чтобы температурное поле, зондирующее исследуемый образец, усреднялось по его неоднородностям. В таком случае образец может рассматриваться как квазиоднородный.
Данный вопрос, имеющий принципиально важное значение с точки зрения техники эксперимента применительно к методам кратковременных измерений в стадии иррегулярного режима, ранее не рассматривался.
Методика исследования базируется на численном решении задач для трехмерных нестационарный уравнений теплопроводности в неоднородных средах с разработкой комплекса программ численного решения модельных задач, используемых при проведении эксперимента, и сопоставлении результатов расчетов с экспериментальными данными.
Новизна настоящей работы заключается в построении математической модели и разработке программного комплекса по определению пространственных

Для построения схемы, сохраняющей консервативность, рассмотрим следующие разложения
откуда следует
Т(х-Ь) = Т(х)-

+ 0(Ь3),
Т(х + Ь) = Т(х) +

Ь + -

+ 0(Ь3),

Т(х)-Т(х-Ь) ЬЭ2Т Ь + 2 Эх
+ 0(Ь2),

Т(х + Ь)-Т(х) ЬЭ2Т й 2 Эх
+ 0(Ь2).
Учитывая
Э2Т а Эх
выражения (2.40), (2.41) можно записать следующим образом

Т(х)-Т(х-Ь) Ь ЭТ Ь 2а ЗГ ( ^

Т(х + Ь)-Т(х) _Ь_ЭТ Ь 2а а
+ 0(Ъ2),
(2.38)
(2.39)
(2.40)
(2.41)
(2.42)
(2.43)
(2.44)
и для аппроксимации (2.36) вместо (2.37) можем использовать выражение