МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
ФІЛІЯ ФЕДЕРАЛЬНОГО ДЕРЖАВНОГО АВТОНОМНОГО ОСВІТНЬОГО УСТАНОВИ ВИЩОЇ ОСВІТИ
«НАБЕРЕЖНОЧЕЛНІНСКІЙ ІНСТИТУТ КАЗАНСЬКОГО (Приволзький) федеральний університет» У г.Набережние Челнах
ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЇ МАТЕМАТИКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ МАТЕМАТИКИ ТА ІНФОРМАТИКИ
ВИПУСКНА КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА
РОЗРОБКА та дослідження ЦИФРОВИЙ МОДЕЛІ ТЕПЛОВОГО ПОТОКУ ПРИ ПЛИНІ в'язкої рідини в каналах з ЗОВНІШНІМИ нагріваються елементів
Спеціальність: 010501.65 - Прикладна математика та інформатика
Набережні Челни - 2012 рік
Введення
У вченні про теплообміні розглядаються процеси поширення теплоти в твердих, рідких і газоподібних тілах. Ці процеси по своїй фізико-механічній природі досить різноманітні, відрізняються великою складністю і зазвичай розвиваються у вигляді цілого комплексу різнорідних явищ.
Перенесення теплоти може здійснюватися трьома способами: теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням, або радіацією. Ці форми глибоко різні за своєю природою і характеризуються різними законами.
Перша форма теплообміну являє собою перенесення тепла за допомогою теплопровідності. Вона характеризується тим, що її виникнення обумовлено наявністю речовій середовища, і тим, що теплообмін відбувається тільки між безпосередньо дотичними частинками тіла. Цей процес можна собі уявити як поширення тепла від частки до частки.
Другою формою теплообміну є перенесення тепла за допомогою конвекції. Це перенесення здійснюється в тих випадках, коли частинки тіла змінюють своє місце розташування в просторі і при цьому виконують роль носіїв тепла. Такий процес відбувається в рухомих рідинах і газах і завжди супроводжується передачею тепла за допомогою теплопровідності від частки до частки за умови, що вся маса поточної рідини не володіє однаковою температурою. До тих пір поки ми розглядаємо області, розташовані всередині потоку, і, отже, не звертаємося до процесам, що відбуваються на твердих поверхнях, які обмежують потік, або на його вільної поверхні, ми можемо обидві форми перенесення тепла охопити одним поняттям - теплопровідність в рухомих середовищах. Якщо ж розглядаються і тверді стінки то в загальному випадку між стінками і рухомим середовищем спостерігається теплообмін, який обумовлений тим, що частинки середовища, яке стикається зі стінкою, сприймають від неї тепло і забирають його з собою. Теплообмін між середовищем і стінкою називають тепловіддачею.
Третя форма теплообміну - перенесення тепла за допомогою випромінюванні. Ця форма характеризується тим, що деяка частина внутрішньої енергії тіла перетворюється в енергію випромінювання і вже в такій формі передається через простір. Зустрічаючи на своєму шляху інше тіло, промениста енергія повністю або частково знову перетворюється в теплоту.
За останні десятиліття інтерес до математичного моделювання складних фізичних процесів і необхідність у ньому в ньому помітно зросли. Цьому значною мірою сприяє прогрес у розвитку комп'ютерної техніки, чисельних методів розв'язання всіх типів задач математичної фізики і реалізованих на цій основі математичних моделей. Будь-яка сучасна наукомістка технологія, так чи інакше, використовує результати обчислювальних експериментів. Сказане повною мірою відноситься до досліджень в галузі динаміки рідини і тепломасообміну. ??
Для чисельного рішення практичних завдань, пов'язаних з теплопереносом, перебігом рідини та іншими аналогічними явищами, потрібно, як правило, інтегрування системи нелінійних диференціальних рівнянь в приватних похідних по просторових координатах і часу. Хоча існують чисельні методи для отримання такого рішення, завдання написання і використання загальних обчислювальних програм для всіх практично важливих процесів тепломасопереносу досить важка.
Важливим класом задач, подібних задачам теплопровідності, є задачі про повністю розвинених течіях і теплопереносе в каналах. Далеко від вхідного ділянки зазвичай існує область, в якій поздовжня швидкість і поле температури демонструють деякий особлива поведінка. У цій області поля швидкості і температури описуються рівняннями, схожими на рівняння, що використовується для задач двовимірної теплопровідності.
По трубопроводах транспортують гази і різні рідини. Зустрічаються трубопроводи різних перетинів, але частіше круглі і напівкруглі. Часто до стінок каналу прикріплюють ребра для збільшення площі поверхні, за рахунок чого поліпшується теплообмі...
