Математическое моделирование выпрямления теплового потока в контактных парах


DOI: 10.34759/tpt-2020-12-8-364-373

Авторы

Дорняк О. Р.*, Попов В. М.*

Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф.Морозова, ул. Тимирязева, 8, Воронеж, ЦФО, Воронежская область, 394087, Россия

*e-mail: ordornyak@mail.ru

Аннотация

Представлены результаты математического моделирования эффекта выпрямления теплового потока в контактных парах из разнородных материалов. Показано, что интенсивность ректификации теплового потока для пар, в которые включен элемент из пористого материала, существенно выше, чем для пар, выполненных из однородных материалов.

Ключевые слова:

выпрямление теплового потока, термическое сопротивление контакта, многофазные системы, математическое моделирование

Библиографический список

  1. Roberts N.A., Walker D.G. A review of thermal rectification observations and models in solid materials // International Journal of Thermal Sciences. 2011. V. 50. Iss. 5. P. 648–662. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2010.12.004

  2. Меснянкин С.Ю., Викулов А.Г., Викулов Д.Г. Современный взгляд на проблемы теплового контактирования твердых тел // Успехи физических наук. 2009. Т. 179. № 9. С. 945–970. DOI: 10.3367/UFNe.0179. 200909c.0945

  3. Machrafi H., Lebon G., Jou D. Thermal rectifier efficiency of various bulk–nanoporous silicon devices // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2016. V.  97. P. 603–610. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer. 2016.02.048

  4. Liu D., Zhang J. Numerical simulation of high-temperature thermal contact resistance and its reduction mechanism // PLOS ONE. 2018. 13(3): e0194483. https://doi.org/10. 1371/journal.pone.0194483

  5. Bahrami M., Yovanovich M.M., Culham J.R. Thermal contact resistance at low contact pressure: Effect of elastic deformation // Int. J. Heat Mass Tran. 2005. V.  48. P. 3284–3293. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.02.033

  6. Шлыков Ю.П., Ганин Е.А., Царевский С.Н. Контактное термическое сопротивление. М.: Энергия, 1977. 328 с.

  7. Попов В.М., Краснобородько А.И. К определению термического контактного сопротивления в газовой среде // Инженерно-физический журнал. 1975. Т. 28. № 5. C. 875–883.

  8. Харитонов В.В., Якутин Н.В. Контактный теплообмен между разнородными материалами // Журнал технической физики. 1997. Т. 67. № 2. С. 1–6.

  9. Chumak K.А., Martynyak R.М. Effective thermal contact resistance of regularly textured bodies in the presence of intercontact heat-conducting media and the phenomenon of thermal rectification // Journal of Mathematical Sciences. 2018. 236(2). P. 160–171. DOI:10.1007/s10958-018-4103-7

  10. Chumak K.A., Martynyak R.M. The combined thermal and mechanical effect of an interstitial gas on thermal rectification between periodically grooved surfaces // Frontiers in Mechanical Engineering. 2019. V.  5. DOI:10.3389/fmech.2019.00042

  11. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. 336 с.

  12. Дорняк О.Р., Попов В.М., Анашкина Н.А. Математическое моделирование контактного термического сопротивления для упругодеформируемых твердых тел методами механики многофазных систем // Инженернофизический журнал. 2019. Т. 92. № 5. С. 2155–2167.

  13. Дорняк О.Р., Попов В.М., Анашкина Н.А. Математическое моделирование термического сопротивления в контактных парах из гомогенных и гетерогенных материалов // Тепловые процессы в технике. 2019. Т. 11. № 1. С. 24–33.

  14. Фудзии Т., Зако М. Механика разрушения композиционных материалов. М.: Мир, 1982. 232 c. Ma C., Zhao L., Shi H., Mei X., Yang J. A geometrical– mechanical–thermal predictive model for thermal contact conductance in vacuum environment // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2016. T. 230. № 8. P. 1451–1464. DOI:10.1177/0954405415611358

  15. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. М.: Наука, 1970. 227 с. Баданина Ю.В., Комков М.А., Тарасов В.А., Тимофеев М.П., Моисеев А.В. Моделирование и экспериментальное определение технологических параметров жидкостного формования базальтовой теплоизоляции насосно-компрессорных труб // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 4. С. 13–28. DOI: 10.7463/0315.0761820

  16. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М.: Энергия, 1971. 216 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024