Анализ математических моделей теплопереноса при сдвиговых течениях с учетом диссипации и зависимости вязкости от температуры

• Автор: Колтаков, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В СПЛОШНЫХ СРЕДАХ С ДИССИПАЦИЕЙ ЭНЕРГИИ

1.1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ С ДИССИПАТИВНЫМ РАЗОГРЕВОМ

1.2 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОПЕРЕНОСА

1.3 ОБЗОР РАБОТ ПО МАТЕМАТИЧЕСКОМУ МОДЕЛИРОВАНИЮ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ПРОТОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИ

1.4 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ СДВИГОВЫХ ТЕЧЕНИЙ

2.1 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ И ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ СДВИГОВОМ ТЕЧЕНИИ

2.2 АНАЛИЗ ТЕПЛОВОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ И КРИТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТЕЧЕНИЯ

2.3 АЛГОРИТМ РАСЧЕТА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ В КАНАЛЕ

2.4. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ
2.5 ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ МОДЕЛИ
2.5 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В СЛОЕ ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ, ТЕКУЩЕЙ В ПЛОСКОМ КАНАЛЕ НА УЧАСТКЕ КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ЗАВИСИМОСТИ ВЯЗКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
3.1 СИСТЕМА ДОПУЩЕНИЙ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОПЕРЕНОСА
3.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА
3.3 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ НА СХОДИМОСТЬ ПРИБЛИЖЕННОГО РЕШЕНИЯ
3.4 ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ С МОДЕЛЬЮ СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА И АНАЛИЗ ИХ РЕ ЗУЛЬТАТОВ
3.5 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НЕ СТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛОПЕРЕНОСА
3.6 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ПРОТОЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ МЕХАНИЧЕ 3 СКОЙ ЭНЕРГИИ И ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ
4.1 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ДИССИПАЦИИ НА МАКРОУРОВНЕ
4.2 МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ СИСТЕМ С ДИССИПАТИВНЫМ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИИЕМ
4.3 ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕСТА НА СТАДИИ ЗАМЕСА
4.4 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Например, экспериментально установлено , что затраченной энергии на перемещение полимера в пластикационном цилиндре с помощью шнека превращается в теплоту и приращение температуры достигает 0 0 К. Большинство пищевых и полимерных материалов необратимо изменяют свои физикохимические свойства с ростом температуры. Поэтому их разогрев в перерабатывающем оборудовании, сверх установленных норм, ведет к ухудшению качества готовой продукции, а в отдельных случаях к неустранимому браку и выхода оборудования из строя. Так, термореактивные материалы имеют небольшой диапазон температур переработки. При температурах К начинается самопроизвольное выделение тепла, что приводит к отвердению материала в пластикационном цилиндре или преждевременному его формованию, что приводит к не доливке изделия и остановке технологического процесса. Процессы по переработке резиновых смесей несколько отличаются от процессов по переработке полимеров. Главными особенностями здесь являются различие физикомеханических свойств и температурные режимы переработки. Основными дефектами, возникающими при изготовлении резинотехнических изделий, является их пористость и преждевременная вулканизация 6. Это объясняется тем, что при экструзии резиновых смесей диссипация механической энергии происходит более интенсивно, и поэтому соблюдение температурного режима в процессе шприцевания является одной из важнейших задач при проектировании и расчете оборудования. При формовании макаронных изделий в экструдере нагрев теста свыше С приводит к завариванию теста, т. Анализ приведенных примеров и возникающих при этом проблем приводят к выводу о том, что рациональному назначению и стабилизации теплового режима при проведении описанных процессов следует уделять первостепенное внимание. Сделать это возможно только в том случае, если известны закономерности тепловых процессов происходящих в рабочих камерах перерабатывающих машин. Специфика изучаемых объектов находит отражение в их математических моделях. Однако имеется и ряд общих положений относящихся к принципам и методам моделирования. Представление о сложных объектах в процессе их моделирования разделяют на аспекты , , , , 4, 1. Аспекты характеризуют ту или иную группу родственных свойств объекта. Каждый аспект разделяют на иерархические уровни. На высшем уровне используется наименее детализированное представление, отражающее самые общие черты и особенности моделируемого объекта. На каждом новом уровне степень подробности возрастает, при этом моделируемая система рассматривается не в целом, а отдельными блоками. Таким образом, система, имеющая сложную многоуровневую иерархическую структуру, может быть представлена конечным множеством компонентов элементов и подсистем и их связей рис. Рис. Иерархическое представление моделируемой системы. На каждом иерархическом уровне используются свои математические модели. При проектировании больших систем иерархические математические модели традиционно разбивают на три уровня , , 4 микроуровень, макроуровень и метауровень. На микроуровне описывают состояние сплошных сред, составляющих элементы моделируемых объектов. На этом уровне математические модели представляют собой уравнения математической физики с соответствующими граничными условиями. На макроуровне используют представление о средах как о дискретном пространстве, т. Математические модели систем этого уровня, как правило, представляют собой обыкновенные дифференциальные уравнения, а в частных случаях статических задач алгебраические уравнения. На метауравне функционирование систем рассматривается как цепь событий, происходящих в дискретные промежутки времени и заключающихся в изменении состояния элементов. Для построения математических моделей метауровня используется математическая логика, теория массового обслуживания, методы теории автоматического управления. Для моделирования тепловых систем на микроуровне используют дифференциальное уравнение энергии, которое определяет распределите температуры в системе по пространственным координатам во времени. При моделировании процесса теплопереноса в движущихся средах, в добавлении к уравнению 1. УУр руу, 1. УУ. Ур Уа4, 1.