Распространение температурных волн в областях с фазовым переходом
Э.И. Нарыгин1,2, А.В. Пяткова1,2
1Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, Тюмень, Россия
e.i.narygin@yandex.ru
2Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия
annyakovenko@yandex.ru
Ключевые слова: фазовый переход, задача Стефана, метод энтальпии, температурные волны, численное решение
Страницы: 477-493
Аннотация
Численно исследуется процесс распространения температурных волн при наличии фазового перехода в веществе, полностью заполняющем области, такие как пластина, цилиндр или шар. На границах областей температура меняется по гармоническому закону. Температура фазового перехода принадлежит интервалу изменения температуры границ. Для моделирования фазового перехода применен метод энтальпии. Для проверки достоверности результатов проведено сравнение с аналитическими решениями и результатами других авторов. Изучено влияние безразмерных параметров и геометрических характеристик на поведение температуры в центре изучаемой области и проникающую способность температурных волн. Определена корреляционная зависимость экстремума температуры в центре области от теплофизических параметров. При достижении данного экстремума разница между средней температурой в центре области и на границах максимальна. Выявлено, что в точке экстремума средняя температура в центре области равна температуре фазового перехода. Тип экстремума зависит от отношения теплопроводностей фаз. Установлена качественная зависимость коэффициента затухания температурной волны от теплофизических параметров. Определены условия, при которых проникающая способность температурной волны будет минимальна.
DOI: 10.63430/TIA202603006 |
