حل تحليلي انتقال حرارت ناپايا در استوانه فلز كامپوزيت به كمك تئوري لايه اي و روش حل ديفرانسيل مربعات

Transient heat transfer analysis in composite metal cylindrical vessel using the layerwise theory and differential quadrature method

اين مقاله حل تحليلي انتقال حرارت ناپايدار در استوانه فلزي و فلز كامپوزيت به كمك تئوري لايه اي و روش حل ديفرانسيل مربعات بررسي مي شود. بدين منظور پنج نمونه از مخزن استوانه اي فلزي و فلز كامپوزيت مورد تحليل انتقال حرارت ناپايدار قرار گرفته شده است. شرايط حرارتي حاكم بر مسئله از يك شرايط كاربردي و تجربي استخراج شده است. هدف از اين تحقيق بررسي رفتار انتقال حرارت در مخازن مذكور مي باشد. لذا ابتدا معادلات حاكم بر انتقال حرارت در يك مخزن استوانه اي چند لايه بدست آمده و سپس با توجه به رفتار متفاوت لايه هاي مختلف در انتقال حرارت جهت بررسي دقيق انتقال حرارت در لايه ها از تئوري ليروايز استفاده خواهد شد. پس از استخراج روابط حاكم بر مسئله با استفاده از تئوري ليروايز اين روابط به فرم معادلات ماتريسي مربوط به روش حل ديفرانسيل مربعات نوشته شده و براي حل معادلات بدست آمده به فرم ديفرانسيل مربعات از كد برنامه نويسي متلب استفاده شده است. پس از استخراج نتايج به بحث و بررسي چگونگي تغييرات دما در لايه هاي مختلف و نحوه رفتار حرارتي در اين مخازن پرداخته شده و آنگاه براي صحه گذاري نتايج و مقايسه حل مدلسازي و تحليل عددي انتقال حرارت يكي از مخازن مورد نظر در نرم افزار المان محدود آباكوس صورت گرفته است. و در انتها روش حل استفاده شده با روش حل دقيق معادلات انتقال حرارت در چند مرجع ديگر مقايسه شده است.

In this paper، transient heat transfer analysis in composite metal cylindrical vessel will be investigated using the layerwise theory and differential quadrature method. For this purpose، five samples from the metallic cylindrical vessel and composite metal cylindrical vessel has been under transient heat transfer analysis.Thermal conditions of governing the issue has been extracted from a practical and experimental conditions. The aim of this research is study and investigate the behavior of heat transfer in the vessels mentioned. Therefore، the governing equations of heat transfer is achieved in a multilayered cylindrical vessel. Due to the different behavior of multilayer cylindrical in heat transfer، the analysis is to be done using the layerwise theory in order to obtain more accuracy. Then، the governing equations of heat transfer are derived for this vessel and are solved by differential quadrature method. In differential quadrature method، to solve the governing relations، These equations must be in the form of the matrix equations. The MATLAB programming code to be used to solve this matrix equations. After extracting result، temperature changes and heat transfer behavior in multilayer cylindrical vessel versus time have been discussed. To validate the resulting solution of the layerwise theory and differential quadrature method، modeling and numerical analysis of heat transfer in Abaqus finite element software done and the results of this software were compared with the solution of differential quadrature. Finally، the results of this study have been compared with exact solution of heat transfer equations in the several reference.